Field practices for adapting Mediterranean viticulture to climate change

Abstract

Técnicas de cultivo para adaptar la viticultura mediterránea al cambio climático La viticultura mediterránea se está viendo afectada por el cambio climático, lo que amenaza la tipicidad del vino y, por tanto, la sostenibilidad de la vitivinicultura. Los principales factores que se prevé que afecten al cultivo de la vid son la escasez de agua, los incrementos térmicos y el aumento de la concentración de dióxido de carbono en el aire, lo que influirá en la vid: i) adelantando su fenología, disociando así la maduración tecnológica y fenólica de la uva y ii) incrementando las necesidades hídricas del viñedo. Éste trabajo pretende evaluar los efectos de diferentes técnicas de cultivo para la adaptación de la viticultura mediterránea al cambio climático. Se realizaron tres experimentos en Valencia (España) estudiando los efectos de: 1) el riego deficitario controlado; 2) la arquitectura de los sistemas de conducción y 3) el manejo del dosel vegetal. Las principales respuestas evaluadas fueron la eficiencia en el uso del agua de los viñedos (EUA) y la composición de la uva. El experimento 1 se llevó a cabo durante tres campañas en un viñedo de Moscatel de Alejandría/161-49C regado por goteo con el objetivo de definir la estrategia de riego más sostenible para uva blanca en el levante español. Para ello, se ensayaron cuatro tratamientos: (i) Testigo, regado al 100% de la evapotranspiración del cultivo (ETc) durante toda la campaña; (ii) riego deficitario sostenido (SDI), regado al 50% del Testigo; (iii) déficit temprano (ED), donde se restringió el riego antes del envero, seguido de un 100% de ETc; y (iv) déficit tardío (LD), regado como el Testigo hasta el envero y posteriormente al 25% de la ETc hasta la vendimia. La producción en el ED y el LD se redujo en un 25 y 15% respectivamente en comparación a la del Testigo, mientras que la producción del SDI no difirió significativamente del Testigo ni de los tratamientos de ED y LD. Todos los tratamientos con riego deficitario mostraron efectos acumulativos en la productividad de las cepas como consecuencia de la reducción del número de racimos por sarmiento y del tamaño del racimo debido al menor tamaño de la baya. El experimento 2 pone de manifiesto que la respuesta a la minimización de la radiación interceptada por el dosel vegetal es dependiente de la variedad y que reducir la carga de radiación en viñedos de clima mediterráneo podría tener efectos positivos en la EUA de la vid. La efectividad de la técnica de LLR parece depender de sus efectos sobre la relación área foliar/producción y el estado hídrico de la vid, la capacidad fotosintética compensatoria de la variedad y de las condiciones ambientales. Por consiguiente, en viñedos de baja vigorosidad, una defoliación severa puede no ser aconsejable para adaptar las variedades Bobal y Tempranillo al calentamiento global debido a los efectos perjudiciales sobre la calidad del vino tinto. Por el contrario, los resultados de los experimentos de riego deficitario y de orientación de las filas de espaldera proporcionan nuevos hallazgos en la EUA como posibles técnicas para paliar la escasez de agua en el viñedo. Por lo tanto, las técnicas de campo estudiadas resultan eficaces en adaptar la viticultura mediterránea al cambio climático en cuanto al estrés hídrico. Sin embargo, sus efectos en términos de mitigación del estrés térmico no fueron del todo positivos. Por tanto, es necesario realizar más investigaciones para determinar la viabilidad de emplear otras prácticas de campo, distintas al LLR, para equilibrar la madurez glúcida y fenólica de la uva.

Field practices for adapting Mediterranean viticulture to climate change Mediterranean viticulture is being affected by climate change, which threatens wine typicity and, therefore, the whole viticulture sustainability. The main factors expected to affect grapevine cultivation are water scarcity, warm air temperature and the increase in the air carbon dioxide concentration, and impact of these factors will be mainly the: i) advancing of grapevine phenology, thereby decoupling berry technological and phenolic composition and ii) increasing vine water requirements. This PhD Thesis aimed at evaluating the effects of different field practices to adapt Mediterranean grapevine cultivation to climate change. Three experiments were performed in Valencia (Spain) to assess the effects of 1) regulated deficit irrigation; 2) training systems architecture and; 3) canopy management. The main responses evaluated were vineyard water-use efficiency (WUE) and grape composition. Experiment 1 was undertaken for three seasons in a drip-irrigated, cv. Muscat of Alexandria/161-49C vineyard to define the most sustainable irrigation strategy for white winegrapes in eastern Spain. For this, four treatments were tested: (i) Control, irrigated at 100% of estimated crop evapotranspiration (ETc) for the entire season; (ii) sustained deficit irrigation (SDI), irrigated at 50% of Control; (iii) early deficit (ED), where pre-veraison irrigation was withheld, followed by 100% ETc; and (iv) late deficit (LD), irrigated as in the Control until veraison and thereafter at 25% ETc until harvest. Results showed that yield in ED and LD was reduced 25 and 15%, respectively, compared to that of the Control, while yield under SDI did not differ significantly from that of the Control and was similar to that of the ED and LD treatments. All the deficit irrigation treatments had some carry-over effects on vine performance due to a significant decrease in shoot fruitfulness and in cluster mass due to smaller berries. Experiment 2 highlights that the response to the minimizing of the radiation load intercepted by the canopy is cultivar-dependent and that decreasing the radiation load in the Mediterranean vineyards could have positive effects on the whole vine's WUE. The effectiveness of the LLR technique seemed to depend on its final impacts on leaf area-to-fruit ratio and vine water status, the cultivar's photosynthetic compensation capacity and the environmental conditions. Therefore, under low vigour vine conditions, severe defoliation might not be advisable for adapting Bobal and Tempranillo to global warming due to the detrimental effects on red wine quality. On the contrary, the results of deficit irrigation and row orientation experiments provided novel insights on WUE as possible techniques to alleviate vineyard water scarcity. Therefore, the field practices studied are effective in adapting Mediterranean viticulture to climate change in terms of water stress. On the other hand, the impacts of the studied techniques in terms of thermal stress alleviation were not fully positive. Hence, further research is needed to determine the possibility of using other field practices, besides LLR, to couple berry sugars and phenolic maturity.

Tècniques de cultiu per adaptar la viticultura mediterrània al canvi climàtic La viticultura mediterrània s'està veient afectada pel canvi climàtic, el que amenaça la tipicitat del vi i, per tant, la sostenibilitat de la vitivinicultura. Els principals factors que es preveu que afecten el cultiu de la vinya són l'escassetat d'aigua, els increments tèrmics i l'augment de la concentració de diòxid de carboni en l'aire, el que influirà en la vinya: i) avançant la seva fenologia, dissociant així la maduració tecnològica i fenòlica del raïm i ii) incrementant les necessitats hídriques de la vinya. Aquest treball pretén avaluar els efectes de diferents tècniques de cultiu per a l'adaptació de la viticultura mediterrània al canvi climàtic. Es van realitzar tres experiments a València (Espanya) estudiant els efectes de: 1) el reg deficitari controlat; 2) l'arquitectura dels sistemes de conducció i 3) el maneig del dosser vegetal. Les principals respostes avaluades van ser l'eficiència en l'ús de l'aigua de la vinya (EUA) i la composició del raïm. L'experiment 1 es va dur a terme durant tres campanyes en una vinya de Moscatell d'Alexandria/161-49C regat per goteig amb l'objectiu de definir l'estratègia de reg més sostenible per al raïm blanc en el llevant espanyol. A tal efecte, es van assajar quatre tractaments: (i) Control, regat al 100% de l'evapotranspiració del cultiu (ETc) durant tota la campanya; (ii) reg deficitari sostingut (SDI), regat al 50% del Contol; (iii) dèficit primerenc (ED), on es va restringir el reg abans del verol, seguit d'un 100% d'ETc; i (iv) dèficit tardà (LD), regat com el Control fins al verol i posteriorment al 25% de l'ETc fins a la verema. La producció en l'ED i el LD es va reduir en un 25 i 15% respectivament en comparació a la del Control, mentre que la producció del SDI no va diferir significativament del Control ni dels tractaments d'ED i LD. Tots els tractaments amb reg deficitari mostraren efectes acumulatius en la productivitat dels ceps, com a conseqüència de la reducció del nombre de raïms per sarment i del tamany del pomell a causa de la menor grandària de la baia. L'experiment 2 posa de manifest que la resposta a la minimització de la radiació interceptada pel dosser vegetal és dependent de la varietat i que reduir la càrrega de radiació en ceps de clima mediterrani podria tindre efectes positius en l'EUA de la vinya. L'efectivitat de la tècnica de LLR pareix dependre dels seus efectes sobre la relació àrea foliar/producció i l'estat hídric de la vinya, de la capacitat fotosintètica compensatòria de la varietat i de les condicions ambientals. Per consegüent, en vinyes de baixa vigorositat, una defoliació severa pot no ser recomanable per a adaptar les varietats Boval i Ull de llebre al calfament global, tenint en compte els efectes perjudicials sobre la qualitat del vi negre. Per contra, els resultats dels experiments de reg deficitari i d'orientació de les files d'espatlera proporcionen noves troballes en l'EUA com a possibles tècniques per pal·liar l'escassetat d'aigua a la vinya. Per tant, les tècniques de camp estudiades resulten eficaces a adaptar la viticultura mediterrània al canvi climàtic pel que fa a l'estrés hídric. No obstant, els seus efectes en termes de mitigació de l'estrés tèrmic no van ser del tot positius. Per tant, cal realitzar més investigacions per a determinar la viabilitat d'emprar altres pràctiques de camp, distintes al LLR, per a equilibrar la maduresa glúcida i fenòlica del raïm.