Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://hdl.handle.net/10201/53471

Título: Optimización de la respuesta al incremento de CO2 en cultivos de invernadero en condiciones de clima mediterraneo
Fecha de publicación: 12-jul-2017
Fecha de defensa / creación: 5-jun-2017
Materias relacionadas: CDU::6 - Ciencias aplicadas::63 - Agricultura. Silvicultura. Zootecnia. Caza. Pesca::631/635 - Gestión de las explotaciones agrícolas
CDU::5 - Ciencias puras y naturales::50 - Generalidades sobre las ciencias puras::504 - Ciencias del medio ambiente
Palabras clave: Cultivos y clima
Resumen: El pimiento es uno de los cultivos hortícolas más importantes en España, localizado fundamentalmente en el sureste del país. El aumento de la [CO2] atmosférico está provocando cambios en la frecuencia e intensidad de los fenómenos meteorológicos adversos. En la cuenca mediterránea, se prevé un incremento de la temperatura y largos periodos de sequía. De este modo, la escasez de agua unida a la elevada salinidad de acuíferos sobreexplotados o aguas con una concentración relativamente alta de boro, procedentes de la reutilización de aguas residuales o de desaladoras, pueden agravar la situación de la agricultura en estas zonas. El incremento de la [CO2] es uno de los principales determinantes del crecimiento y la productividad de los cultivos; y tiene el potencial de mitigar el efecto negativo del uso de aguas de baja calidad. No obstante, este potencial puede verse reducido con una exposición prolongada de las plantas a elevado CO2. La forma en el que el N es aportado (NO3- o NH4+) puede afectar tanto al crecimiento como a las relaciones de intercambio del CO2 y H2O en las hojas. Así mismo, la aplicación de una alta concentración de calcio en el medio radicular puede reducir la absorción de boro, y aumentar la tolerancia de las plantas a este estrés. En la presente tesis doctoral se llevaron a cabo diversos experimentos usando plantas de pimiento, en los que el factor común fue una elevada [CO2], en combinación con estrés abiótico (salinidad-NaCl y boro). Además, se estudiaron los efectos de diferentes tratamientos de fertilizaciones nitrogenadas (solo NO3- o NO3-/NH4+), y diferentes concentraciones de calcio, en relación a varios parámetros fisiológicos y agronómicos, con el objetivo de optimizar el manejo del cultivo de pimiento bajo escenarios de ambientes adversos. A partir de los resultados obtenidos se concluyó que una elevada [CO2] provocó cambios en el balance hormonal de la planta de pimiento, los cuales generaron a su vez cambios positivos sobre el crecimiento, el intercambio de gases y la concentración foliar de nutrientes. La concentración de IAA fue reducida en las raíces de las plantas control, lo cual coincidió con un incremento en el peso seco de la raíz y mayor respiración radicular. Además, la alta concentración de CK en las raíces, podría prevenir la aclimatación fotosintética a alto CO2, ya que el nivel foliar de N se incrementó en comparación con las cultivadas a [CO2] ambiental. Asimismo, los efectos negativos causados por salinidad en los distintos parámetros estudiados, fueron reducidos por el alto CO2. Sin embargo, el aporte de NH4+ a la solución nutritiva afectó negativamente sobre el crecimiento de esta especie, mientras que tuvo efectos positivos sobre otros parámetros como la eficiencia en el uso del agua, los compuestos fenólicos y aminoácidos totales. A nivel del fruto, el aporte de NH4+ combinado con elevado CO2, aumentó los niveles de fenoles totales, poliaminas y recuperó los niveles control de proteínas, las cuales fueron reducidas por la elevada [CO2]. Sin embargo, también tuvo efectos negativos reduciendo la acumulación de licopenos y minerales. El exceso de boro provocó daños en la permeabilidad de la membrana de las raíces y un desequilibrio nutricional en las plantas. La mayor concentración de calcio en la solución nutritiva, mostró que el aporte adicional de calcio restableció parcialmente el balance nutricional, así como disminuyó la peroxidación lipídica. Estos trabajos ponen de relieve la importancia de una fertilización adecuada para mitigar los efectos negativos de los estreses abióticos, así como la necesidad de estudiar estos efectos bajo elevada [CO2], ya que las respuestas de las plantas difieren significativamente si se comparan con previos estudios realizados bajo la actual [CO2] atmosférica. ABSTRACT Pepper is one of the most important horticultural crops in Spain, being grown mainly in the southeast of the country. The increasing atmospheric [CO2] is causing changes to the frequency and intensity of adverse climatic events. In the Mediterranean basin, increases in temperature and long periods of drought are expected. Thus, water scarcity -together with the high salinity of overexploited aquifers or water with a relatively high concentration of boron, originating from urban waste water, industry or desalination plants - may aggravate the situation faced by agriculture in these areas. The increase in [CO2] is one of the main determinants of growth and crop production; it has the potential to mitigate the negative effect of using low quality water for irrigation. However, this potential may be reduced by prolonged exposure of plants to high CO2. The form in which N is supplied (NO3- or NH4+) can affect both growth and the exchange ratios of CO2 and H2O in the leaves. Likewise, the application of a high concentration of calcium in the root medium could reduce the uptake of B and increase plant tolerance of this stress. In the present doctoral thesis several experiments were carried out using pepper plants, in which the common factor was a high [CO2], in combination with abiotic stress (salinity-NaCl and boron). In addition, the effects of different nitrogen fertilization treatments (only NO3- or NO3-/NH4+) and different concentrations of calcium were studied in relation to several physiological and agronomic parameters, the aim being to optimize management of pepper crops under adverse environmental scenarios. From the results obtained, it was concluded that a high [CO2] altered the hormonal balance of pepper plants, which generated positive changes in growth, gas exchange, and foliar nutrient concentrations. The concentration of IAA was reduced in the roots of control plants, which coincided with an increase in the root dry weight and greater root respiration. Additionally, the high CK concentration in the roots could have prevented downregulation of photosynthesis at high [CO2], as the N level in the leaves was increased compared with the ambient [CO2]. Likewise, the negative effects of salinity on the different parameters studied were reduced by the high [CO2]. However, the addition of NH4+ to the nutrient solution negatively affected the growth of this species, although it had positive effects on other parameters such as water use efficiency, phenolic compounds, and total amino acids. In the fruits, NH4+ supply combined with elevated [CO2] increased the levels of total phenols and polyamines and restored the control levels of protein, which were reduced by the elevated [CO2]. Nevertheless, it also had negative effects, reducing the accumulation of lycopene and minerals. Excess boron damaged the membrane permeability of roots and led to a nutritional imbalance in the plants. The calcium surplus resulting from the higher calcium concentration in the nutrient solution partly restored the nutritional balance and diminished lipid peroxidation. These studies emphasize the importance of adequate fertilization to mitigate the negative effects of abiotic stresses, as well as the need to study these effects under elevated [CO2], since the responses of the plants differ significantly when compared with previous studies performed under the current atmospheric [CO2].
Autor/es principal/es: Piñero Zapata, María Carmen
Director/es: Amor Saavedra, Francisco M. del
Facultad/Departamentos/Servicios: Facultad de Biología
Publicado en: Proyecto de investigación:
URI: http://hdl.handle.net/10201/53471
Tipo de documento: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Número páginas / Extensión: 91
Derechos: info:eu-repo/semantics/openAccess
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