[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. El cambio climático hará que la temperatura de la Tierra aumente 2,2 ◦C de aquí a 2040. Se prevé que este aumento de la temperatura del aire vaya acompañado de una reducción de las precipitaciones, lo que aumentará la intensidad y la frecuencia de los episodios de sequía. Paralelamente, la población mundial es más de tres veces mayor que a mediados del siglo XX y seguirá aumentando en los próximos años, lo que incrementará la demanda de agua para la producción de alimentos. En la actualidad, la producción mundial de alimentos mediante regadío representa más del 40 % del total y sólo utiliza alrededor del 20 % de la superficie destinada a este fin. Los cítricos son una de las principales especies cultivadas en todo el mundo, repartidas en más de 140 países. Esta especie depende del riego y tiene una demanda de agua media-alta. Para hacer frente a la sequía, la agricultura de regadío se ve obligada a realizar los máximos esfuerzos para mejorar la eficiencia en el uso del agua. En este contexto, la presente tesis doctoral tiene como objetivo evaluar la sostenibilidad del riego de precisión de cultivos de cítricos (pomelo y lima), con especial atención al estudio de la evapotranspiración del cultivo (ETc) y al uso de indicadores del estado hídrico de suelo y planta. Para alcanzar estos objetivos se han llevado a cabo varios experimentos (Artículos del I al IV). Un buen conocimiento de la ETc es necesario para decidir "cuándo" regar y "cuánta" agua aplicar. En el Artículo I, se calculó la ETc de limeros jóvenes por el método del balance hídrico del suelo utilizando lisímetros de pesada. A lo largo del ciclo de cultivo, la ETc fue más alta en Julio (2,56 L planta-1día-1), debido al elevado consumo de agua durante la última fase de crecimiento del fruto. Cuando los cambios en la biomasa de la lima fueron insignificantes, las variaciones en el peso de las macetas servían para validar la ETc calculada por el método del balance hídrico (r2=0,92***). En este artículo, se propone un prototipo de lisímetro de pesada escalable, sencillo y robusto, para árboles jóvenes cultivados en maceta, que proporciona una forma práctica y rentable de medir la ETc durante todo el año. En limeros jóvenes cultivados al aire libre y bajo malla de sombreo se midieron indicadores discretos del estado hídrico de la planta, como el potencial hídrico del tallo (Ψstem), la conductancia estomática (gs) y la fotosíntesis neta (Pn), así como indicadores continuos como la temperatura de la copa (Tc) (Artículos II y III). En el Artículo II, el sombreado incrementó un 54 y 37 % la gs y la Pn diaria acumulada, respectivamente. Además, bajo malla se incrementó el Ψstem en 0,05 MPa y se redujeron los valores de la diferencia de temperatura entre la copa y el aire (Tc-Ta) en 1,7 ◦C según los Artículos II y III. Estos hechos apuntaron un mejor comportamiento fisiológico de los limeros en condiciones de sombreado. En el Artículo III, se evaluó el efecto combinado del sistema de cultivo y el riego deficitario en los indicadores de estado hídrico del suelo y de la planta. Los resultados indicaron que cuando el estrés hídrico del suelo fue moderado, las condiciones de sombreado amortiguaron el efecto negativo sobre el estado hídrico del suelo y de la planta, permitiendo posponer el déficit hídrico. Sin embargo, cuando el estrés hídrico del suelo fue severo, se observaron valores igualmente bajos de estos indicadores tanto en campo abierto como en condiciones de sombreado. Además, se proponen dos nuevos índices basados en la Tc, que mostraron una respuesta diferente según el sistema de cultivo y el tratamiento de riego considerado. La programación del riego basada en indicadores del estado hídrico del suelo y de la planta permite ajustar la dosis de riego a las necesidades hídricas del cultivo. En esta tesis, el riego de los limeros se gestionó automáticamente, en base a valores umbrales del contenido de agua del suelo medidos en la zona radicular activa. El uso de este protocolo de riego promovió un estado hídrico óptimo de la planta, como se observó en los limeros cultivados en maceta (Artículo I) y en el suelo (Artículos II y III). En cuanto a los indicadores del estado hídrico de la planta, la medida de la Tc a distancia y en tiempo real supone una gran ventaja para la gestión del riego. En este sentido, en el Artículo III, se propusieron valores umbrales de la Tc-Ta de 2,4 y 0,8 ◦C para limeros bien regados cultivados al aire libre y bajo malla de sombreo, respectivamente. En el Artículo IV, se evaluó la robustez de varios índices basados en la Tc para estimar la gs en pomelos adultos regados con diferentes cantidades (riego completo y deficitario) y calidades de agua (trasvase y agua regenerada) de riego durante dos estados fenológicos (floración-brotación y crecimiento del fruto). Además, se comprobó la capacidad de diferentes índices térmicos para determinar la gs en diferentes intervalos de datos térmicos y en diferentes condiciones de déficit de presión de vapor (VPD) y de radiación fotosintéticamente activa (PAR). Los resultados sugirieron que los índices térmicos y la gs tenían el mayor grado de correlación cuando los datos térmicos se promediaron a 60 min, a VPD entre 0 y 3,5 kPa, y a PAR 1200 μmol m-2 s-1. En estas condiciones, los árboles con riego deficitario y los regados con agua regenerada fueron los que mostraron las mejores correlaciones entre los índices térmicos y la gs. El índice de estrés hídrico del cultivo (CWSI) y la Tc-Ta estimaron mejor la gs durante la floración-brotación, y los valores absolutos de Tc durante el estado fenológico de crecimiento del fruto, independientemente de la calidad y cantidad de agua aplicada. Esto indicó que durante floración-brotación la Tc dependía principalmente de las condiciones climáticas más que del estado hídrico de la planta, mientras que durante el período de crecimiento del fruto la Tc estaba más influenciada por factores intrínsecos de la planta (apertura estomática). En general, los índices térmicos han demostrado ser buenos indicadores del estado hídrico de la planta para una gestión precisa del riego en cítricos. [ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. In the coming years, climate change will cause the earth's temperature to rise 2.2 ◦C by 2040. This increase in air temperature is expected to be accompanied by a reduction in precipitation, which will increase the intensity and frequency of drought events. In parallel, the world’s population is more than three times larger than it was in the mid-twentieth century. It will continue increasing in the subsequent years, driving up water demand for food production. Currently, global food production from irrigation represents more than 40 % of the total and uses only about 20 % of the land area designated to this end. Citrus is one of the main species cultivated worldwide, spread in more than 140 countries. This species is irrigation-dependent, and it has a medium-high water demand. In order to cope with this water scarcity, irrigated agriculture is forced to make utmost efforts to improve water use efficiency. In this context, this thesis is aimed to assess the sustainability of precise irrigation of citrus crops (grapefruit and lime), with special attention to the study of crop evapotranspiration (ETc) and the use of soil and plant water status indicators. To achieve these objectives several experiments were carried out (Articles I to IV). A sound knowledge of ETc is necessary to decide ‘when’ to irrigate and ‘how much’ water to apply. In Article I, young lime’s ETc was calculated by soil water balance method using drainage-weighing pot-lysimeters. Along the crop cycle, ETc was the highest in July (2.56 L plant-1day-1), due to the elevated water consumption during the last fruit growth stage. When lime tree biomass changes were negligible, pot weight variations served for ETc-water balance validation (r2=0.92***). A prototype of a simple and robust scalable drainage-weighing lysimeter for young potted trees was proposed, which provided a practical and cost-effective way to measure ETc throughout the year. Discrete plant water status indicators, as stem water potential (Ψstem), stomatal conductance (gs) and net photosynthesis (Pn), as well as continuous ones like canopy temperature (Tc) were measured on lime trees grown in shaded and in open-field conditions (Articles II and III). In Article II, shading increased by 54 and 37 % daily accumulated leaf gs and Pn, respectively. Moreover, in shaded conditions Ψstem was increased by 0.05 MPa and canopy to air temperature difference (Tc-Ta) values were reduced by 1.7 ◦C according to Articles II and III. These facts pointed to a better physiological performance of lime trees under shading conditions. In Article III, the combined effect of cropping system and deficit irrigation on soil and plant water status indicators was evaluated. The results indicated that when soil water stress was moderate, shading conditions cushioned the negative effect on soil and plant water status, allowing to postpone water deficits. However, when soil water stress was severe, similar low values of these indicators were observed in open-field and in shaded conditions. Additionally, two new thermal-based indices were proposed, which showed a different response by cropping system-irrigation treatment considered. Irrigation scheduling based on soil and plant water status indicators allows adjusting the irrigation dose to crop water needs. In this thesis, irrigation of lime trees was automatically managed, based on soil water content threshold values measured in the active root zone. This irrigation protocol promoted an optimal plant water status, as proved in pot grown (Article I), and in field grown (Articles II y III) lime trees. Regarding plant water status indicators, remote and real-time Tc measurement supposes a great advantage for irrigation management purposes. In this sense, in Article III, Tc-Ta threshold values of 2.4 and 0.8 ◦C were proposed for full irrigated lime trees in open-field and shaded conditions, respectively. In Article IV, the robustness of several thermal-based indices to estimate gs for different irrigation strategies (full and deficit irrigation), water sources (transfer and reclaimed water) and phenological stages (flowering-sprouting and fruit growth) in grapefruit trees were evaluated. In addition, the ability of thermal indices to determine gs at different averaged thermal data intervals, vapour pressure deficit (VPD) and photosynthetically active radiation (PAR) conditions, was tested. The results suggested that thermal indices and gs had the highest degree of correlation at 60 min thermal average data, VPD between 0 and 3.5 kPa and PAR 1200 μmol m-2 s-1. In these conditions, trees under deficit irrigation and those irrigated with reclaimed water showed the best thermal indices-gs correlations. Crop water stress index (CWSI) and Tc-Ta estimated gs better during flowering-sprouting (FS), and Tc during fruit growth (FG), independently of quality of the irrigation source and the amount of water applied. This fact indicated that in FS stage Tc depended mainly on climatic conditions rather than on plant water status, whereas in FG stage it was more influenced by intrinsic plant factors (stomatal opening). Overall, thermal-based indices have demonstrated to be suitable plant water status indicators for precise irrigation management of citrus trees.Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. Está formada por un total de cuatro artículos: Article I: Mira-García, A.B., Vera, J., Conejero, W., Conesa, M.R., Ruiz-Sánchez, M.C., 2021. Evapotranspiration in young lime trees with automated irrigation. Scientia Horticulturae 288, 110396. DOI: 10.1016/j.scienta.2021.110396 Article II Mira-García, A.B., Conejero, W., Vera, J., Ruiz-Sánchez, M.C., 2020. Leaf water relations in lime trees grown under shade netting and open-air. Plants 9(4), 510. DOI: 10.3390/plants9040510 Article III Mira-García, A.B., Conejero, W., Vera, J., Ruiz-Sánchez, M.C., 2022. Water status and thermal response of lime trees to irrigation and shade screen. Agricultural Water Management 272, 107843. DOI: 10.1016/j.agwat.2022.107843 Article IV Mira-García, A.B., Romero-Trigueros, C., Bayona-Gambín, J.M., Sánchez- Iglesias, M.P., Nortes-Tortosa, P.A., Nicolás-Nicolás, E., 2023. Estimation of stomatal conductance by infrared thermometry in citrus trees cultivated under regulated deficit irrigation and reclaimed water. Agricultural Water Management 276, 108057 DOI: 10.1016/j.agwat.2022.108057Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de CartagenaUniversidad Politécnica de CartagenaPrograma de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentari
