Presentación de PowerPointReutilización de aguas residuales urbanas en la agricultura: el caso de los citricos WP2 NUCIF UNIBA –Universidad San Carlos y Universidad de Itapùa(Paraguay)

Reutilización de aguas residuales urbanasen la agricultura: el caso de los citricos

WP2 NUCIF UNIBA – Universidad San Carlos y Universidad de Itapùa

(Paraguay)Training program

Seminario n. 1 - 6 de septiembre de 2018

Gaetano Alessandro Vivaldi, Cristina Romero Trigueros, Emilio Nicolas, Francisco Pedrero Salcedo

Definiciones

INTRODUCCIÓNPROBLEMÁTICA MUNDIAL

Agronomía

Sonen Capital, 2016

Repercusiones económicas

Agricultura sometida a estreses ambientales →escasez de agua

INTRODUCCIÓNPROBLEMÁTICA MUNDIAL➢ CAUSA 1: CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN

ONU, 2017

World Water Assessment Programme (2009)

> Consumo agua

> Producción de alimentos(deberá duplicarse de aquí al 2050)

Comisión Europea del 2017


➢ CAUSA 2: CAMBIO CLIMÁTICO

< precipitaciones

Escasez de agua

Olas de calor extremo

Limita productividad agraria: ∆ periodos sequía

➢ RIESGO SEQUÍAUnesco (2017)

2030: el 47% población vivirá en zonas con estrés hídrico



➢ ESCASEZ DE AGUA

CRISIS GLOGAL: AGUA ES EL RECURSO MÁS LIMITANTE CCAFS y FAO (2014)

Uso de agua

Fertilizantes

agroquímicos

Producción de alimentos

EUA

Biotecnología Mejora genética

Técnicas agronómicas

(Control riego y

gestión del déficit)

RDC

Riego de precisión

Secano

Aguas regeneradas

RDC

INTRODUCCIÓNALTERNATIVAS A LA ESCASEZ DE AGUA

NUEVOS RECURSOS

Aguas regeneradas

Aguas desalinizadas

INTRODUCCIÓNAGUA REGENERADA

Reutilización del AR

14,2 M hm3

Global Water Market (2017)

1.100 hm3

CE (2016)

ITALIA Y PUGLIAEn Italia, el 60% de los recursos de agua dulce se asignan al riego

Italia reutiliza menos del 1% de AR

Puglia más del 65% del agua dulce es para riego.55% de agua subterránea 45% de presa de las regiones vecinas

Puglia, alrededor del 75% del territorio regional (20,000 km2) se cultiva

Puglia, reutilización potencial de 100-160 Milmillones de metros cúbicos por año, casi el 20% de las necesidades de agua para la agricultura.

Solo el 1% del agua residual tratadadisponible para su reutilización en la agricultura se usa actualmente:- problemas regulatorios- falta de aceptación pública.


Riego agrícola325 hm3

61%


531 hm3

Espana y Levante español (53%)


Uso agrícola de ARVentajas

Riesgos


Abono

Contaminación m.a

Sales en suelo

Problemas fitotóxicos (Salinidad > 2 dS m-1)

INDIRECTO

USOS DEL AGUA REGENERADA

INTRODUCCIÓNCÍTRICOS

Mandarino Pomelo

Importancia internacional y MediterráneaLanggut (2017)

Sensible Cl, Na y BMaas y Grattan (1999); Al-Yassin (2005); Grattan (2015)

CÍTRICOS(Citrus spp. Rutaceae)

CampotejarMolina de Segura

FINCA EXPERIMENTAL

Suelo : Franco-arenosoRiego : Localizado, 4 goteros árbol-1, 4 l h-1

Programación riego : Semanal ETc= ET0 * Kc

Pomelo Star Ruby (Citrus paradisi Macf) Porta injerto : Citrus MacrophyllaAño plantación : 2005Marco : 6 x 4 mParcela : 0.5 ha

Mandarino Orogrande (Citrus clementina )Porta injerto : CarrizoAño plantación : 2000Marco : 5 x 3.5 mParcela : 0.5 ha

Mandarin Grapefruit

MATERIAL Y MÉTODOSFUENTES DE AGUA Y TRATAMIENTOS DE RIEGO

Agua Trasvase Tajo-Segura (AT) (TW, English)CE ~ 1 dS m-1

Agua EDAR Molina de Segura (AR) (RW, English)CE > 3 dS m-1

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

100% ETc

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

100% ETc 50% ETc 100% ETc

Control (C)(100% ETc)

RDC (RDI, English)

(50% ETc)

(English)AT-C → TW-CAT-RDC → TW-RDIAR-C → RW-CAR-RDC → RW-RDI

MATERIAL Y MÉTODOSDISEÑO EXPERIMENTAL

Pomelo

Mandarino

EDAR Molina de Segura

Trasvase Tajo-Segura

MATERIAL Y MÉTODOSMEDIDAS FISIOLÓGICAS Y AGRONÓMICAS

PEF

NáreaEquipo portátil de fotosíntesis

(LI-6400-40/02B Li-Cor)

Intercambio gaseoso (A, gs)

Potencial hídrico tallo (Ψs)

Cámara de presión(Modelo 3000, Soil Moisture Equipment)

Estado nutricional

ICP-iCAPLecoTruSpecCI Metrohm

Estructura foliar (peso fresco y seco, área)

Clorofila (a, b y T):

AEF

Potencial osmótico (Ψπ) y presión (ΨP)

Osmómetro de presión de vapor(WESCOR 5520)

ΨP = Ψs - Ψπ

Inskeep and Bloom (1985)

Scholander et al. (1965) y Shackel et al. (1997)

Gucci et al. (1991)

Espectrofotómetro(Thermo Spectronic)

Medidor de área(LI-3100 Leaf Meter, Li-Cor)

Servicio IonómicasAniones (Cl),

elementos totales(Na, B), análsis elemental (N)

MATERIAL Y MÉTODOSMEDIDAS FISIOLÓGICAS Y AGRONÓMICAS

Peso

Producción (8 árboles/tratamiento)

Calibre

IC= (a x 1000) / (L x b)parámetros Hunterlab L, a y b Jiménez-Cuesta et al. (1981)

Hutchinson (1977)

Volumen dosel vegetal (DV)Altura y diámetro de copa

Peso y diámetro fruto, espesor corteza y color

SST: Refractómetro (Atago N1)

Colorímetro(Minolta CR-300))

Contenido zumo, SST, TA, ratio SST/TA

TA: Valorador (Metrohm)

Contenido zumo =(peso del zumo / peso del fruto) x 100

Calidad fruto

Nº frutos

➢Analizar los elementos fitotóxicos a nivel foliar y estimar los umbrales de toxicidad apartir de los cuales la producción de la cosecha se ve afectada.

RESULTADOS

Ciclo cultivo: 2012Especie: Pomelo 8 añosAplicación AR: 5 años

AT-C AR-RDC

AT-C

AT-C

AT-C

AT-RDC

AT-RDC

AT-RDC

AT-RDC AR-RDC

AR-RDC

AR-C

AR-C

AR-C

AR-C

AR-RDC

Medidas: AT-C y AR-C96 Árboles (2x4x2=16)

Evaluación de la viabilidad del uso de AR salina en árboles de pomelo a medio plazo:

➢Determinar el indicador de sostenibilidad más adecuado para evaluar la fisiología dela planta. Se estudiaron los cambios ontogénicos y fisiológicos (intercambio gaseoso,potencial hídrico, estructura foliar, clorofila) a lo largo del ciclo de cultivo.

Objetivos

Fases fenológicas:➢ Brotación y floración(SB ,Sprouting and Bloom)➢ Crecimiento fruto(FG, Fruit Growth)➢ Postcosecha(PH, Postharvest)

AR reduce la fracción disponible deagua→ raíz estrés osmótico ytoxicidad iónica→ limitó la gs y ladisminución del Ψs.

Mounzer et al. (2013)

DOY

50 100 150 200 250 300 350

s

Pa

)

-1,2

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

TWRW

Sprouting and Bloom Fruit Growth Postharvest

RESULTADOS1. INTERCAMBIO GASEOSO FOLIAR Y ESTADO HÍDRICO DE LA PLANTA

Intercambio gaseoso

DOY

50 100 150 200 250 300 350

A

mo

l·m

-2·s

-1)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

TWRW


*

*

*

DOY

50 100 150 200 250 300 350

gs (

mo

l·m

·-2 s

-1)

0,05

0,10

0,15

0,20


*

*

DPV Jifon y Syvertsen, 2003

Díaz-Espejo et al., 2007

AR: < gs --- Na, Cl, y B Melgar (2008)

Hussain et al. (2012)

EUA → Pomelo es tolerante a la salinidad

ns

Indicador no adecuado

Árboles AT absorben más agua delsuelo→ > déficit hídrico

Riego C

Potencial hídrico tallo (Ψs)

30-35% 40-45%

RESULTADOS2. ESTRUCTURA FOLIAR

DOY

50 100 150 200 250 300 350

PE

F (

g·m

-2)

100

120

140

160

180

200

220

TWRW


*

DOY

50 100 150 200 250 300 350

Na

rea

(g

N·m

-2)

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

TWRW


*

*

*

Periodo acumulación carbohidratos Translocación del N a los nuevos brotes

Egea et al. (2009)

Albrigo et al. (2005)

Tejido foliar del pomelo juega un papel clave como órgano de reserva de asimilados

ns Indicador no adecuado

Narea (gN·m-2)

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

Ch

l a

(m

g·g

FM

-1)

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

TWRW

Chl a=0.496·Narea-0.440

r2=0.71**

P<0.01

Chl a=0.352·Narea-0.188

r2=0.63**

P<0.02

AEF (m2·g-1)

0,005 0,006 0,007 0,008 0,009 0,010 0,011

Ch

l a

(m

g·g

FM

-1)

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

TWRW

Chl a=-181.308·Ww+2.631

r2=0.78***

P<0.001

Chl a=-181.898·Ww+2.411

r2=0.64**

P<0.01

DOY 114 DOY 257 DOY 326

SB Stage FG Stage PH Stage

Ch

l T

(m

g·g

FM

-1)

0

1

2

3

4

TW RW

a

b

a

ba

b

Correlación Chl T y A; Correlación A y N foliar

Idoneidad de la medida de Chl como indicador de sostenibilidad del uso de AR en pomelo

RDI


a

ab

b

b

DOY

50 100 150 200 250 300 350

Ch

l a

(m

g·g

-1F

M)

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0 TWRW

*

*

**

*

*

*

RESULTADOS2. ESTRUCTURA FOLIAR

¿Estructura foliar?¿N?

Reducción Intercambio gaseoso Levy y Syvertsen (2004)

Papadakis et al. (2004a,b)

Densidad y el grosor foliar resultó en < nº cloroplastos/área Evans y Poorter (2001)

Bondada y Syvertsen (2003)

RESULTADOS3. ELEMENTOS FITOTÓXICOS

DOY

50 100 150 200 250 300 350

B (

mg

·Kg

-1)

0

50

100

150

200

TWRW


* **

***

* *

* *

* * * * *

*

*

DOY

50 100 150 200 250 300 350

Na

(g

·10

0g

-1)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30 TWRW


***

***

* **

* ** *

**

*

***

DOY

50 100 150 200 250 300 350

Cl- (g

·10

0g

-1)

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8TWRW


**

**

*

*

*

**

*

*

* * * *

*

Mecanismo defensa: elimina hojas verdes con acumulación iones tóxicos

Iglesias et al. (2007)Hussain et al. (2012)

No daños visibles toxicidad

Disparidad umbrales fitotóxicos: Grattan (2013) Emblenton et al. (1973) Labanauskas y Bitters (1974)

Romero-Trigueros et al. (2014):Umbrales fitotóxicos

Cl-: 0.6 g·100g-1

Na: 0.1 g·100g-1

B: 100 ppm

RESULTADOS

CONCLUSIONES

La medida del contenido de clorofila foliar fue el mejor indicador de diagnóstico del estrés salino en árboles de pomelo regados con AR a medio plazo.

Se establecieron los límites de Na, Cl- y B a partir de los cuales la producción deárboles de pomelo regados con AR se vio afectada:

Na: 0.1 g·100 g-1, Cl: 0.6 g·100 g-1 y B: 100 ppm.

Se mostró una potencial acumulación de sales a nivel de hoja, lo que conduce a unposible riesgo en la sostenibilidad de este cultivo a largo plazo.

A nivel de parcela

A nivel planta

Caracterización cultivo

La adquisición de la respuesta espectral del dosel vegetal con técnicas de control remoto

es un método:

Rápido y no destructivo quedetermina las señales de estrésde un cultivo

Útil y económico comparadocon técnicas basadas en elmuestreo foliar más laboriosasy que consumen más tiempo

Se basa en la reflectancia de longitudes de onda:

Banda espectral del visible (R)Banda espectral no visible (NIR)

Índice de vegetación diferencial normalizado NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

UAV de alas fijas eBee SenseFly

R (600-700 nm) → Clorofila

NIR (700-900 nm) → Pared celular

¿Detecta cambios fisiológicos a lo largo de un mismo día?

Validar con datos reales a nivel de hoja

Berni et al., 2009b; Contreras et al., 2014; González-Dugo et al., 2013, 2015; Zarco-Tejada et al., 2012

Caracterización del cultivo a nivel de parcela

Uso en auge

RESULTADOS

➢ Correlacionar los datos obtenidos para validar el uso de la teledetección comoherramienta útil

AT-C AT-RDC

AR-RDC

AR-RDC

AT-RDC

AT-RDC

AR-C

AR-C

AR-C

AR-C

AT-C

AT-RDC

AT-C

AT-C

AR-RDC

AR-RDC

Medidas:AT-C, AT-RDC y AR-C, AR-RDC96 Árboles (2x4x4=32x2=64 P y M)

t1 t2

VPD (kPa) 3.3 6.2

T (ºC) 30.0 38.5Radiation(W·m-2)

608 954

➢Determinar el estado hídrico de la planta, el intercambio gaseoso y la clorofilafoliar para obtener datos de campo reales

Estudio de la utilidad de técnicas de teledetección para determinar cambiosestructurales y fisiológicos diurnos en cultivos de pomelo y mandarino bajo estréshídrico (RDC) y salino (AR) a largo plazo:

➢ Realizar imágenes multiespectrales adquiridas con un sistema aéreo no tripulado

Objetivos

Ciclo de cultivo: 2015Fecha vuelos: 07/07/2015Especies: Pomelo 11 años

Mandarino 14 añosAplicación del AR y RDC: 8 añosMedidas en planta y vuelos:t1: 07.00 GMTt2: 10.00 GMT

s (

-MP

a)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4 TW-CTW-RDIRW-CRW-RDI

a

aa a a

b b

A) GRAPEFRUIT

t1 t2

a

s (

-MP

a)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

a

bb

a

aaa

B) MANDARIN

t1 t2

a

Time Time

RESULTADOS1. MEDIDAS A NIVEL FOLIAR

Grapefruit (t2) Mandarin (t2)

Treatment Ψπ ΨP Ψπ ΨP

TW-C -1.55±0.08 b 0.65±0.10 -1.73±0.03 b 0.83±0.04 a

TW-RDI -1.72±0.08 a 0.75±0.09 -1.64±0.08 b 0.79±0.03 a

RW-C -1.70±0.06 a 0.80±0.11 -1.85±0.05 a 1.06±0.04 b

RW-RDI -1.69±0.09 a 0.68±0.08 -1.80±0.01 a 1.04±0.05 b

Significance * ns * *

Potencial hídrico tallo

Potencial osmótico y de presión

15% 11%

Calidad agua no afectó

RDC sí afectó en pomelo

Aksoy et al. (1998) Gimeno et al. (2009)

Mandarino:Acumulación Na y Cl-

→ajuste osmótico Pérez-Pérez et al. (2007)

RESULTADOS

Intercambio gaseoso

Grapefruit Mandarin

t1 t2 t1 t2

Treatment A gs A gs A gs A gs

TW-C 14.2±0.9 b 193.4±2.5 c 10.7±0.0 b 117.5±0.2 c 6.4±0.2 50.0±0.0 b 3.4±0.3 b 30.1±0.0 b

TW-RDI 12.9±0.5 a 138.1±6.6 b 7.3±0.0 a 91.7±0.0 b 7.0±0.3 50.5±0.1 b 1.5±0.1 a 20.1±0.0 a

RW-C 12.2±0.1 a 113.8±1.1 a 8.5±0.6 a 98.1±5.9 b 6.1±0.8 40.0±0.0 a 3.1±0.0 b 30.1±0.0 b

RW-RDI 13.1±1.0 a 120.8±5.4 a 7.4±0.6 a 70.5±8.6 a 7.1±1.5 50.5±0.1 b 2.5±0.6 b 25.0±0.5 b

Significance * * * * ns * * *

En AR: ∆ turgor foliar → estomas abiertos manteniendo el intercambio gaseoso García-Sánchez and Syvertsen (2006)

1. MEDIDAS A NIVEL FOLIAR

AR→Toxicidad específica los iones Cl- y/o Na Levy and Syvertsen (2004)

?

t1 t2

Ch

l T

(m

g/g

FM

)

0

1

2

3

4

TW-C

TW-RDI

RW-C RW-RDI

aa

b

a a

bb

a

A) GRAPEFRUIT

Ch

l T

(m

g/g

FM

)

0

1

2

3

4

bab

b

a

a

bb

a

B) MANDARIN

t1 t2

Time Time

RESULTADOS

Clorofila

1. MEDIDAS A NIVEL FOLIAR

Niveles Chl

t1 t2

Treatment R NIR NDVI R NIR NDVI

TW-C 69.5±2.3a 171.7±2.5 0.412±0.006b 65.8±1.8a 149.1±1.1b 0.405±0.008

TW-RDI 77.2±1.3b 162.6±3.4 0.416±0.010b 65.8±2.0a 144.9±1.3a 0.390±0.012

RW-C 80.1±2.5b 166.5±4.1 0.398±0.009a 71.2±2.1b 150.0±1.0b 0.394±0.005

RW-RDI 85.1±2.4b 169.8±1.8 0.398±0.002a 69.4±1.0b 142.6±1.9a 0.397±0.015

Significance * ns * * * ns

El aumento de ΨP en los tratamientos de AR interfirió con la reflectancia en la banda espectral R

RESULTADOS2. INDICADORES ESPECTRALES

Mandarino

Pomelo

t1 t2

Treatment R NIR NDVI R NIR NDVI

TW-C 71.77±0.69a 160.21±4.06a 0.4164±0.0034b 64.96±2.89a 150.73±5.73 0.4166±0.0118

TW-RDI 71.52±1.06a 177.35±1.39b 0.3837±0.0067a 70.12±1.27b 153.79±3.80 0.4052±0.0089

RW-C 75.89±2.00b 165.70±1.18a 0.4048±0.0016b 64.42±1.08a 149.43±2.04 0.4276±0.0102

RW-RDI 83.14±1.22c 176.19±0.95b 0.3934±0.0027a 65.57±2.15a 146.27±3.70 0.4090±0.0162

Significance * * * * ns ns

Niveles Chl T Intercambio gaseoso Contreras et al. (2014)

Ψs

?

Al aumentar su turgencia, disminuye su reflectividad y aumenta

la absorción Castro (1999)

ΨsNiveles Chl T

Los altos niveles de CO2 en las hojas, donde los valores de A fueron altos, dieron lugar a una elevada reflectancia en NIR

Ollinger (2011)

Sensible a cambios fisiológicos (intercambio gaseoso y del Ψs) a corto plazo, inducidos por las variaciones en las condiciones atmosféricas (DPV)

Baluja et al. (2012)Índice NDVI

RESULTADOS3. CORRELACIONES ENTRE INDICADORES ESPECTRALES Y MEDIDAS EN PLANTA

GrapefruitΨs Ψπ ΨP A gs Chl T Coef a/b LMA

s R2 s R2 s R2 s R2 s R2 s R2 s R2 s R2

R + 0.34 - 0.18 + 0.62*** + 0.33 + 0.02 - 0.50** + 0.39* - 0.22

NIR + 0.54* + 0.04 + 0.17 + 0.89*** + 0.61** + 0.05 - 0.00 - 0.04

NDVI - 0.00 + 0.17 - 0.09 + 0.53* + 0.55* + 0.19 - 0.21 + 0.26

MandarinΨs Ψπ ΨP A gs Chl T Coef a/b LMA

s R2 s R2 s R2 s R2 s R2 s R2 s R2 s R2

R + 0.42* - 0.00 + 0.07 + 0.51* + 0.44* - 0.07 - 0.06 + 0.12

NIR + 0.78*** + 0.04 + 0.02 + 0.77*** + 0.71*** - 0.01 - 0.10 + 0.30

NDVI - 0.71*** - 0.21 - 0.00 - 0.30 - 0.24 + 0.02 + 0.00 - 0.08

Banda espectral R

Banda espectral NIR

R, en pomelo, está relacionada con los pigmentos fotosintéticos foliares Sims y Gamon (2002); Ollinger (2011)

La alta reflectancia en la región del NIR está relacionada con la dispersión de los fotones al entrar en contacto con los constituyentes foliares

Ollinger (2011); Merzlyak et al. (2002)

RESULTADOS3. CORRELACIONES ENTRE INDICADORES ESPECTRALES Y MEDIDAS EN PLANTA

Indicador común

NIR

130 140 150 160 170 180

s (

-MP

a)

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

R

65 70 75 80 85 90

Ch

l T

(m

g·g

FM

-1)

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

GrapefruitMandarin

s=-0.005·NIR+1.62

r=0.73, p<0.005

Chl T=-0.02·R+3.40

r=0.66, p<0.005

A B

Los indicadores espectrales NIR y R son herramientas útiles para conocer el estado hídrico y los niveles de clorofila en cítricos.

RESULTADOS

CONCLUSIONES

El uso de imágenes multiespectrales, adquiridas mediante un sistema aéreo notripulado, fue validado mediante medidas reales a nivel foliar, ambas llevadas en dosmomentos diferentes del día, como herramienta útil para detectar cambios a lo largode un mismo día en las propiedades fisiológicas y estructurales de pomelos ymandarinos regados con AR y RDC:

En general, los indicadores espectrales NIR y R son los más adecuados para conocer elestado hídrico y los niveles de clorofila en cítricos.

Se obtuvieron las siguientes correlaciones significativas entre las medidasmultiespectrales y las medidas a nivel foliar:

En pomelo: R con Chl T; NIR con Ψs y con intercambio gaseoso; y NDVI conintercambio gaseoso.

Dada la importancia del papel fisiológico de la Chl, se considera muy ventajoso habercorroborado la teledetección UAV como una herramienta efectiva para estimar la Chla partir de la reflectancia del dosel vegetal de pomelos.

En mandarino: R con Chl T (t1); NIR con Ψs e intercambio gaseoso; y NDVI con Ψs.

En este cultivo, se recomienda que los vuelos espectrales se lleven a cabo a primerahora de la mañana dado que las mejores relaciones se obtuvieron en dicho momento.

A nivel de parcela

A nivel planta

Caracterización cultivo

A nivel de agroecosistema

A nivel agroalimentario(Cierra ciclo de estudio)

➢Determinar durante el periodo 2013-2015 el DV, la carga de frutos, laproducción total, el peso y diámetro del fruto.

➢Medir los parámetros de calidad del fruto: espesor de corteza, índice decolor, contenido en zumo, solidos solubles totales (SST), acidez titulable(TA) y SST/TA.

RESULTADOS

Estudiar el efecto en la producción y la calidad de la cosecha, así como su conservacióndurante la postcosecha de pomelos sometidos al riego con AR combinado con RDC:

➢Almacenar los frutos en frío durante un periodo de 31 días (postcosecha) yevaluar periódicamente los cambios en los parámetros de calidad citados.

Objetivos

Ciclo de cultivo: 2013-2015Especie: Pomelo 9-11 añosAplicación del AR y RDC: 8 años

¿Cuándo? ¿Cómo?

1. Cosecha y calidad fruto en 2013, 2014 y 2015

2. Postscosecha con frutos del segundo corte de la cosecha de 2015

1. Cosecha: calidad en 40 piezas/tratamiento

2. Postcosecha: 90 piezas/tratamiento a 10ºC y 85% HR (31 días)Medidas destructivas calidad: 15 piezas/tratamiento (día 0, 10, 17, 24 y 31) La pérdida de peso:10 piezas identificadas/tratamiento

RESULTADOS

¿Cuándo? ¿Cómo?

< Acumulación de materia seca Deshidratación causada por estrés hídrico o salino

Cohen y Goell (1998)

Year Treatment DVCrop load

Fruit weight

Fruit diameter

Yield Yield/DV WPi

2015

TW-C 7.6b 614b 383.1c 104.8b 233b 30.7a 16.3a

TW-RDI 6.0a 503a 366.4bc 102.3ab 184a 30.6a 15.5a

RW-C 7.6b 771b 351.3ab 101.6a 244b 32.3a 17.1a

RW-RDI 6.0a 742b 335.0a 100.0a 208ab 34.9a 17.6a

P-value ** *** *** *** *** ns ns

Sign

ific

ance Water source (RW or TW) 0.942 0.000 0.000 0.001 0.192 0.354 0.181

Water amount (C or RDI) 0.000 0.000 0.022 0.012 0.004 0.051 0.864

Source x amount 0.954 0.001 0.970 0.600 0.645 0.535 0.563

Average2013-2015

TW-C 7.56b 645b 353.2a 99.4b 217b 28.6a 15.0a

TW-RDI 5.6a 546a 342.7a 97.4a 191ab 34.1a 16.0a

RW-C 7.7b 675b 351.8a 98.8ab 216b 28.1a 14.9a

RW-RDI 5.8a 634ab 345.0a 98.0ab 186a 31.8a 15.6a

P value ** * ns ** * ns ns

Sign

ific

ance Water source (RW or TW) 0.942 0.040 0.916 0.947 0.739 0.463 0.238

Water amount (C or RDI) 0.000 0.080 0.036 0.002 0.007 0.049 0.720

Source x amount 0.954 0.369 0.646 0.185 0.819 0.535 0.777

RESULTADOS1. PRODUCCIÓN EN COSECHA

RDC no fue más eficiente que el C en cuanto a producción total (< VD) y PA (WPi) que no mejoró

Pedrero et al. (2013, 2014)Pérez-Pérez et al. (2015) Pérez-Pérez et al. (2014)

RESULTADOS

Year Treatment PT JC SSC TA SSC/TA ratio

2015

TW-C 9.1±0.2b 46.9±0.4ab 8.8±0.0a 1.9±0.02a 4.7±0.1a

TW-RDI 9.1±0.3b 45.7±0.5a 9.8±0.2b 2.0±0.06a 4.9±0.1a

RW-C 9.0±0.2ab 46.6±0.8ab 9.7±0.1b 2.0±0.06a 5.0±0.2a

RW-RDI 8.3±0.2a 48.9±0.5b 10.0±0.1b 2.0±0.03a 5.1±0.0a

P-value ns ** *** ns ns

Sign

ific

ance Water source (RW or TW) 0.060 0.036 0.000 0.461 0.108

Water amount (C or RDI) 0.187 0.476 0.000 0.186 0.235

Source x amount 0.164 0.012 0.007 0.184 0.477

Average2013-2015

TW-C 8.9±0.1b 45.8±0.5a 8.5±0.1a 1.8±0.0a 4.8±0.1a

TW-RDI 8.5±0.2ab 45.3±0.6a 9.6±0.1b 1.9±0.0ab 5.2±0.1c

RW-C 8.3±0.1a 45.9±0.6a 9.3±0.1b 1.9±0.0b 4.9±0.1ab

RW-RDI 8.2±0.1a 46.8±0.5a 9.3±0.2b 1.8±0.0ab 5.0±0.1bc

P-value ** ns *** ns ***

Sign

ific

ance Water source (RW or TW) 0.003 0.153 0.071 0.093 0.521

Water amount (C or RDI) 0.104 0.665 0.000 0.971 0.000

Source x amount 0.296 0.201 0.000 0.063 0.071

1. CALIDAD DEL FRUTO EN COSECHA

Pérez-Pérez et al. (2014)Distintos patrones

Precocidad de la cosechaValor de mercado

Navarro et al. (2010) y Pérez-Pérez et al. (2014, 2015)Ψs más negativo

Procesos de deshidratación o cambios estructurales internosPérez-Pérez et al. (2004, 2015)

Cold storage time (days)

0 5 10 15 20 25 30 35

Fru

it w

eig

ht

los

s (

%)

0

2

4

6

8

10

TW-C TW-RDI RW-C RW-RDI

a

b

a

b

b

c

a

a

bc

ab

abab

ab

a

abab


0 5 10 15 20 25 30 35

Dia

mete

r (m

m)

80

85

90

95

100

105

110


a

b

a

b

b

c

a

ab

abab

a

ab

ab

ab

bbc

ns

RESULTADOS2. CALIDAD DEL FRUTO DURANTE LA POSTCOSECHA

PÉRDIDA PESO (%)

DIÁMETRO (mm)

Fruit weight

loss

s R2

TW-C + 0.99***

TW-RDI + 0.99***

RW-C + 0.99***

RW-RDI + 0.99***

Fruit

diameter

s R2

TW-C - 0.63

TW-RDI - 0.83*

RW-C - 0.63

RW-RDI - 0.79*


0 5 10 15 20 25 30 35

Ju

ice c

on

ten

t (J

C,

%)

46

48

50

52

54

56

58

60


a

b

b

b

a

a

ab

ab

abab

ab

ns

ab

nsCold storage time (days)

0 5 10 15 20 25 30 35

Pe

el th

ick

ne

ss

(P

T, m

m)

5

6

7

8

9

10


ns

b

aa

ab

ab

b

ns

ns

ab

ab

RESULTADOS2. CALIDAD DEL FRUTO DURANTE LA POSTCOSECHA

ESPESOR CORTEZA (mm) Transpiración→ ocurre en > proporción por la piel que por la pulpa Yapo (2009)

La reducción del espesor de corteza influenció en la pérdida de peso

En base al peso del fruto

Peel

thickness

s R2

TW-C - 0.68

TW-RDI - 0.42

RW-C - 0.78*

RW-RDI - 0.35

Juice content

s R2

TW-C + 0.90**

TW-RDI + 0.72*

RW-C + 0.90**

RW-RDI + 0.93**CONTENIDO ZUMO (%)


0 5 10 15 20 25 30 35

Co

lou

r in

de

x (

IC)

2

3

4

5

6

7 TW-C TW-RDI RW-C RW-RDI

ns


0 5 10 15 20 25 30 35

So

lub

le s

oli

d c

on

ten

t (S

SC

, ºB

rix

)

7

8

9

10

11

12

13


a

b

b c

a

a

c

b

b

b

a

bns

a

ab

b

b

RESULTADOS

ÍNDICE DE COLOR

2. CALIDAD DEL FRUTO DURANTE LA POSTCOSECHA

SST (º Brix)

La baja T → disminución del cociente clorofila/carotenoides del flavedo debido a una degradación de la clorofila

Power et al. (1997 )

Pomelo: no climatéricoEfecto concentración

Colour Index

s R2

TW-C + 0.68

TW-RDI + 0.29

RW-C + 0.99***

RW-RDI + 0.07

SSC

s R2

TW-C + 0.72*

TW-RDI + 0.68

RW-C + 0.76*

RW-RDI + 0.64


0 5 10 15 20 25 30 35

SS

C/T

A r

ati

o

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5


c

a

ab

bns

ab

bc

a a

b

b

b

a

a

ab

b

bCold storage time (days)

0 5 10 15 20 25 30 35

Tit

rata

ble

ac

idit

y (

TA

, %

)

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4TW-C TW-RDI RW-C RW-RDI

c

a

b

b

ns nsns

ns

RESULTADOS

ACIDEZ TITULABLE


RATIO SST/TA

El zumo es producido en las industrias en base a la preferencia del sabor de los consumidores

TA

s R2

TW-C + 0.41

TW-RDI + 0.40

RW-C + 0.08

RW-RDI + 0.31

SSC/TA

ratio

s R2

TW-C + 0.04

TW-RDI + 0.24

RW-C + 0.05

RW-RDI + 0.01

RESULTADOS

PARÁMETROS DE CALIDAD


TW-C

Po

rce

nta

ge

(%

)

0

20

40

60

80

100

120

TW-RDI RW-C RW-RDI

Beggining End Beggining EndBeggining End Beggining End

Categoría 3 (100-120 mm) Categoría 4 (93-100 mm)Categoría 5 (84-93 mm)

Categorías comerciales Codex Stand 219 (1999)

Durante la postcosecha en frío de los frutos, se observaron variaciones en la calidad:

RESULTADOS

➢Al final de la postcosecha, el tratamiento AR-RDC incrementósignificativamente el % de frutos de la categoría 5 (< diámetro).

La producción y calidad del fruto fueron afectados por el riego con AR y el RDC:

➢ La aplicación del RDC disminuyó significativamente la producción totaldebido a una reducción del volumen del DV y de la carga de fruto, aunque elcociente producción total/DV y la PA no se vieron afectados.

➢ Tanto el RDC como el AR incrementaron los SST, mejorando así el sabor delzumo. Estos resultados son importantes por el adelanto en precocidad de lacosecha y, con ello, su mayor valor de mercado.

CONCLUSIONES

➢ El aumento de los SST en los tratamientos de RDC y AR se mantuvo a lo largodel almacenaje.

APLICACIÓN REAL EN AGRICULTURA

1. Patrón (rootstock):- Si el agricultor dispone de agua de buena calidad agronómica (aunque restringida):Carrizo (tolerante al estrés hídrico, vigoroso, adelanta cosecha)- Si el agricultor no dispone de agua de buena calidad y debe usar AR salina:Macrophyla (tolerante al estrés salino, vigoroso). No combinar con RDC→ disminuyeproducción .- Utilizar la medida de Chl para diagnosticar si hay estrés salino.

2. Vuelos espectrales (Remote sensing):- Qué indicador es el más idóneo para cada cultivo en función del parámetrosfisiológico o estructural que quiera conocer- Momento del vuelo: En el caso del mandarino a primera hora dado los bajos

niveles de intercambio gaseoso.

3. Calidad del fruto (Fruit quality):- Si el agricultor prevee vender la producción a una empresa productora de zumo:

En Pomelo: No emplear un RDC si el agua es buena porque reduce contenido enzumo. Sí emplear RDC si el agua es AR porque no reduce el zumo pero sí aumenta SST

- Si el agricultor quiere retrasar la cosecha: No RDC y AR porque aumenta precocidad.- Si el agricultor quiere adelantar la cocsecha para comercializar el fruto en fresco y no

hay agua de buena calidad: usar AR que no disminuye producción ni peso fruto yaumenta los SST (IM→precocidad)

ESTUDIO QUÍMICO Y MICROBIOLÓGICO DEL USO DE LAS AGUAS REGENERADAS EN EL

CULTIVO DE LIMÓN

CHEMICAL AND MICROBIOLOGICAL STUDY OF USING RECLAIMED WATER FOR IRRIGATION OF LEMON TREES

El limon

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35

Yields unacceptablefor most crops

SensitiveModerately

sensitiveModerately

tolerant Tolerant

Ece(dS.m-1)

Pro

du

cció

nre

lati

vad

el c

ult

ivo

(%)

Maas and Grattan, 1999

Reducción de la cosecha 93% EC> 2dS.m-1

37% EC> 3dS.m-1

OBJETIVO

Comparar los efectos del uso de agua regenerada (AR) con tratamiento

secundario frente al uso de AR con tratamiento terciario en las propiedades

químicas del suelo, el desarrollo del árbol de limón y la calidad y seguridad

de la fruta cosechada.

CAMPOTEJAR

•Tamaño finca: 10 ha.

•Nº de árboles: 211 árboles de limón.

•Variedad : “Fino”

•Patrón: Macrophylla.

•Edad de los árboles: 7 años.

•Marco de plantación: 8 x 6 m

•Sistema de riego : 4 x 4 l.h-1 / árbol.

•Calidad de agua: AR con Tratamiento terciario

•Suelo: Arcillo-limoso

CARTAGENA

•Tamaño finca: 12 ha.

•Nº de árboles: 238 árboles de limón.

•Variedad : “Fino”

•Patrón: Macrophylla.

•Edad de los árboles: 7 años.

•Marco de plantación: 7 x 5 m

•Sistema de riego: 8 x 4 l.h-1 / árbol.

•Calidad de agua: AR con tratamiento secundario

•Soil: Arcilla-Marga

20o

300 mm 1250 mm

20o

300 mm 1150 mm

Análisis periódico➢ Físico-químico (CE, pH, Na, Cl, NO3, etc…) ➢Microbiológico (E.coli, Coliformes fecales)

SueloAgua Planta

❑ Cada 3 meses❑ 20 muestras❑ 0-20 cm profundidad

❑ Quincenalmente❑ 3 muestras

❑ Cada 3 meses❑ 3 muestras de 20 hojas/12 árboles

❑ Indices de calidad❑ 100 frutos/localización

➢pH➢ Acidez titulable (AT)➢ Contenido sólidos solubles (CSS)

❑ Seguridad de la fruta

➢ Bacterias aeróbicas mesófilas➢ Levadura

Cartagena ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL

ETc 21.78 37.15 78.48 93.50 121.96 137.94 142.54 123.81 90.81 46.19 30.38 23.40 947.94

Lluvia 53.67 28.27 14.27 39.33 11.73 0.67 0.13 6.73 27.60 23.13 65.53 14.67 285.73

Riego 27.64 16.03 51.86 29.07 81.85 46.16 83.98 87.50 80.36 33.16 18.44 15.41 571.46

Campotejar

ETc 26.04 36.69 88.36 92.11 97.52 136.80 145.51 107.28 93.69 56.83 38.73 34.23 903.78

Lluvia 35.37 27.37 17.80 60.77 30.03 1.27 0.60 13.40 33.40 30.43 29.06 7.87 287.36

Riego 6.47 5.42 12.66 47.33 75.78 92.49 87.21 116.88 67.11 12.23 6.36 15.09 545.03

Balance de agua (mm)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

ETc (mm)Campotejar Cartagena

0

10

20

30

40

50

60

70

Lluvia (mm)Campotejar Cartagena

0

20

40

60

80

100

120

140

Riego (mm)Campotejar Cartagena

RESULTADOS

2005 2006 2007

AGUA DE RIEGO Cartagena Campotejar Cartagena Campotejar Cartagena Campotejar

Na (meq l-1) 16.1± 0.4 14.5±0.5 * 14.5± 0.4 13.5±0.2 * 15.9 ± 0.4 14.6±0.1 *

Cloruros (meq l-1) 16.3±3.1 13.5±0.6 * 16.2±0.3 7.6±0.3 ** 15.1±0.5 10.7±1.5 **

B (ppm) 0.7±0.1 0.3±0.1 * 1.1±0.1 0.7±0.1 * 1.1± 0.1 0.5±0.1 **

Ca (meq l-1) 6.1± 0.6 6.1±1.2 ns 5.3±1.3 3.4±1.1 ns 5.1± 0.6 5.8±0.6 ns

Mg (meq l-1) 4.1±0.1 4.2±0.4 ns 4.1±0.8 3.3± 0.7 ns 3.2±0.1 3.2±0.2 ns

SAR 8.1±0.5 6.4±0.7 ns 6.7±0.4 7.4±0.8 ns 7.8±0.3 6.9±0.5 ns

NO3 (ppm) 4.2±1.2 4.8±1.3 ns 3.8±1.3 5.9± 1.2 ns 7.5±2.1 4.2±1.5 ns

H2PO4/HPO4 (ppm) 3.8±0.3 4.2±1.2 ns 3.1 ± 0.6 3.0± 0.1 ns 4.8±2.1 5.5±2.1 ns

SO4 (meq l-1) 3.4±1.5 5.1±0.2 ns 3.6±1.9 5.5±1.7 ns 2.6±0.5 4.6±1.9 ns

CE(dS m-1) 3.3±0.5 2.2±0.2 * 2.8 ± 0.2 2.1±0.1 * 2.8±0.3 2.1±0.2 *

TDS (mg l-1) 2060±235 754±41 ** 1589 ± 362 945±54 * 1510±254 883±110 *

Coliformes fecales

(cfu 100ml-1)

3800±120 280±21 ** 4320± 125 234±32 ** 2240± 86 478±56 **

E.Coli (cfu 100ml-1) 820±43 92±11 ** 1265±150 78±21 ** 760±70 45±8 **

Helmints (eggs 10 l-1) < 10 < 10 ns < 10 < 10 ns < 10 < 10 ns

Calidad del agua de riego

Cartagena Campotejar

2005 2006 2007 2005 2006 2007

Na (meq l-1) 41.4±7.9 39.1±9.7 35.6±5.8 ns 29.2±2.7 29.6±1.6 31.1±0.5 ns

K (meq l-1) 11.1±1.1 9.1±0.8 9.7±0.6 ns 10.5±2.3 9.7±1.2 9.6±1.1 ns

Ca (meq l-1) 36.5±2.3 35.4±2.5 34.1±2.4 ns 36.4±1.9 37.8±1.5 38.7±4.1 ns

Mg (meq l-1) 40.1±2.4 36.5±3.9 38.4±2.8 ns 34.5±2.2 35.2±1.1 36.3±3.2 ns

B (meq l-1) 19.2±1.3 23.9±0.1 24.9±1.1 * 5.4±0.3 5.6±0.5 6.5±0.2 *

Cloruros (meq l-1) 58.1±3.1 62.9±4.7 71.1±3.5 * 38.8±2.5 39.4±5.5 52±6.1 *

Nitratos (meq l-1) 6.4±0.5 6.8±0.6 7.8±0.3 * 5.3±0.4 5.5±0.2 6.9±0.4 *

Sulfatos (meq l-1) 4.3±0.5 4.6±0.7 4.2±0.5 ns 4.6±1.3 5.3±0.5 5.7±1.1 ns

CEe (dS m-1) 1.7±0.1 1.9±0.1 2.2±0.2 * 1.1±0.1 1.3±0.3 1.2±0.2 ns

Análisis químico del suelo

Leaf chemical analysis

Leaf chemical analysis Cartagena Campotejar

2005 2006 2007 2005 2006 2007

N (mmol kg-1) 1235±72 1217±9

2

1226±3

5

ns 1935±70 2000±9

0

2014±30 ns

Na (ppm) 6.5±1.6 5.4±2.5 6.3±2.3 ns 6.4±1.4 5.3±

0.5

6.8±1.3 ns

K (mmol kg-1) 201±46 230±40 225±

25

ns 212±67 226±45 215±23 ns

Ca (mmol kg-1) 2875±45 2810±7

6

2910±3

6

ns 2765±31 2720±7

0

2820±33 ns

Mg (mmol kg-1) 354±36 365±40 375±20 ns 304±33 295±42 325±28 ns

B (ppm) 3.9±1.1 5.1±1.4 4.9±1.2 ns 3.7±0.5 4.3±0.5 4.6±0.6 ns

Chlorides (mmol kg-1) 18.5±1.2 24.3±3.

1

25.9±1.

8

* 19.2±1.3 24.4±2.

3

24.8±1.8 *

2006 2007

Indices de calidad Cartagena Campotejar Cartagena Campotejar

Peso del fruto (g) 148.3 ± 20.3 148.2 ± 23.7 ns 162.8 ± 10.4 136.2 ± 11.2 *

CSS (%) 8.5 ± 0.3 8.5 ± 0.2 ns 8.0 ± 0.3 6.4 ± 0.5 *

AT (%) 7.1 ± 0.3 7.0 ± 0.3 ns 6.5 ± 0.2 5.9 ± 0.2 *

Indice de madurez 1.2 ± 0.1 1.2 ± 0.1 ns 1.23 ± 0.03 1.08 ± 0.05 *

Microorganismos (log cfu/cm2)

Mesofílicas 5.3 ± 0.1 5.2 ± 0.4 ns 3.3 ± 0.3 2.9 ± 0.4 ns

Coliformes fecales ≤ 0.1 ≤ 0.1 ns ≤ 0.1 ≤ 0.1 ns

Escherichia coli ≤ 0.1 ≤ 0.1 ns ≤ 0.1 ≤ 0.1 ns

Levaduras y moldes 2.2 ± 0.1 2.2 ± 0.1 ns 2.4 ± 0.2 2.0 ± 0.2 ns

Calidad y seguridad de la fruta

Producción

- 13%

Conclusiones

-La CE, los cloruros y el B, fueron las principales restricciones en el agua de riego deambas localizaciones, especialmente en Cartagena.

-La baja concentración foliar de B y Cl por debajo de sus correspondientes niveles detoxicidad, indicaría que la disminución de la producción podría atribuirse a un estrésosmótico en lugar de a una toxicidad inducida.

-La calidad microbiológica del agua de riego no tuvo influencia en la seguridad del fruto.

-La mezcla de agua regenerada reduce los riesgos asociados de salinidad y toxicidad y porlo tanto aumenta el volumen de agua disponible para riego.

La medida de la clorofila foliar fue el mejor indicador de diagnóstico de estréssalino en pomelos irrigados con AR a mediano plazo.

El umbral de sodio, cloruros y boro se estableció para los árboles de pomeloirrigados con AW:

Na: 0,1 g · 100 g-1, Cl: 0,6 g · 100 g-1 y B: 100 ppm.

El uso de imágenes multiespectrales fue validado por mediciones reales a nivelde hoja en árboles de pomelo y mandarina regadas con estrategias de AW yRDI. Es una herramienta útil para detectar cambios fisiológicos durante elmismo día. Los indicadores espectrales NIR y R son los más adecuados paraconocer el estado del agua y los niveles de clorofila en los cítricos.

La producción de fruta y la calidad de los árboles de toronja se vieronafectadas: la RDI disminuyó la producción total debido a la reduccióndel dosel arbóreo y la carga de la cosecha. Sin embargo, laproductividad del agua no mejoró. Tanto el RDI como el riego con AWaumentaron los sólidos solubles totales (TSS), mejorando el sabor deljugo.

Durante la postcosecha en frío, se observaron variaciones en losparámetros de calidad: los tratamientos de RDI aumentaron la frutamás pequeña (categoría 4 y 5) al final del almacenamiento.

GENERAL CONCLUSIONS

Los problemas de sostenibilidad y los avances tecnológicos aumentan continuamente el volumen de agua regenerada.

El aumento de la demanda y las condiciones de escasez de agua avanzan utilizando agua regenerada para el riego en la agricultura moderna.

El agua regenerada es un recurso seguro para el riego de árboles frutales cítricos.?

El agua regenerada contribuye al equilibrio nutritivo de la planta del suelo y podría mejorar algunos parámetros de calidad de la fruta.

El agua regenerada tiene riesgos potenciales de producir salinidad del suelo y problemas de toxicidad de la planta. Estos riesgos podrían intensificarse en condiciones áridas y semiáridas donde la combinación de estrategias de déficit y el uso de aguas regeneradas es frecuente. Por lo tanto, se necesita una supervisión cuidadosa para evitar posibles pérdidas económicas.

FUTURE PERSPECTIVES

- Actualizar y establecer nuevos umbralesagronómicos para evaluar adecuadamente laidoneidad del agua regenerada para el riego.

- Desarrollar nuevas herramientas y estrategiasde gestión sostenible que ahorren agua yaprovechen el potencial valor nutritivo del agua

regenerada..

Reutilización de aguas residuales urbanas en la agricultura: el caso de los cítricos

WP2 NUCIF UNIBA – Universidad San Carlos y Universidad de Itapùa

(Paraguay)Training program

Seminario n. 1 - 6 de septiembre de 2018

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