Response of pomegranate trees (Punica granatum L., cv. Mollar de Elche) to deficit irrigation at different phenological stages

Abstract

[EN] With the global water scarcity problem, the amount of water used by agriculture sector must be decreased without affecting crop performance. Under this context it is necessary to have adequate knowledge about water requirement, irrigation schedule and the degree of plant drought resistance. Little information is available about the influence of sustained and regulated deficit irrigation (SDI and RDI) on pomegranate trees due to lack of investigations on this crop. This experiment was carried out in 2012 for studying the effects of SDI and RDI on 12 years-old pomegranate trees (cv. Mollar de Elche) performance in a commercial orchard in Elche, Alicante, Spain (Latitude 38º 13’ 53, 98” N, Longitude 0º 39’ 20, 00” W and elevation 97 m). Irrigation treatments consisted of a control irrigated at 100% of the estimated crop evapotranspiration (ETc), SDI where trees were irrigated at 50% of the ETc during the entire season and three RDI treatments. In the RDI regimes, water stress (50% ETc) was applied during one of three phases: flowering and fruit set (RDI1 ), fruit growth (RDI2 ) and fruit ripening (RDI3 ). Results indicated that pomegranate trees under different deficit irrigation treatments could maintain yield level with better fruit quality and enhancing water use efficiency and water productivity compared to the control trees. The SDI trees maintained during the season the lowest midday stem water potential (Ψstem) values, reaching a minimum value of -1.94 MPa. RDI trees had lower plant water status than the control; the differences being more clear in the middle of the deficit irrigation cycle. In the RDI trees when water returned to full usage, trees recovered quickly their optimum water status. SDI was the only treatment that had negative effects of on vegetative growth with a decrease of 23% in canopy volume with respect to control trees. The effect of deficit irrigation on flowering was clear in the SDI treatment as it decreased hermaphrodite flowers drop (19% less than control trees). However, because in the SDI trees there was a high fruit set (13% more than control trees) there was an increase in the number of fruit collected per tree (18% more than control trees). Despite the high crop load, SDI trees recorded lower yield weight (about 15% less than control trees) due to a lower fruit weight (30% less than control trees). The reduction in yield of SDI and RDI1 trees resulted in decreasing yield value compared to control trees by 21% and 11%, respectively. SDI was the only treatment that increased significantly the number of cracked and sun-burned fruits resulted in decreasing of the percentage of commercial fruit and the yield value. Deficit irrigation enhanced some fruit quality attributes such as juice %, TSS and fruit skin and juice colouration. Water stress during fruit growth (RDI2 ) and fruit ripening (RDI3 ) had a clear effect on juice content as juice % was significantly increased by 16% and 25%, respectively with respect to control trees. Higher TSS and more reddish skin colouration were observed in pomegranates from SDI and RDI3 , while better juice colour was obtained in the RDI2 fruits. Despite the high water saving by SDI (44%), it was at the expense of fruit weight, yield, commercial fruits percentage and the yield value. On the other hand, RDI2 led to 25% water saving without affecting the yield and fruit weight. All deficit irrigation treatments increased water use efficiency and water productivity except RDI1 . It is concluded that RDI can be used according to the desired goals (control harvest precocity (fruit ripening) and improve pomegranate fruit quality) and water availabilities (as a method to handle with water scarcity and high water prices) depending on the phenological stage when water stress is applied

[ES] Dado el problema mundial de la escasez de recursos hídricos, el agua utilizada por el sector agrícola debe ser usada eficientemente y, para no reducir la producción, es necesario tener un conocimiento adecuado sobre las necesidades de agua, programa de riego y el grado de resistencia a la sequía de los cultivos. En el cultivo del granado, hay poca información disponible sobre la influencia del riego deficitario sostenido y regulado (SDI y RDI). Es por ello que el objetivo de este Trabajo Fin de Master fue cuantificar los efectos del riego deficitario sobre la respuesta productiva y la calidad de la fruta en el granado. Este experimento se realizó en el año 2012 en árboles de granado de 12 años de edad (cv. Mollar de Elche) en un huerto comercial en Elche, Alicante, España (Latitud 38 º 13 '53, 98 "N, Longitud 0 º 39 '20, 00 "W y elevación 97 m). Los tratamientos de riego consistieron en un control regado al 100% de las necesidades hídricas estimadas del cultivo (ETc), SDI, donde los árboles se regaron a 50% de la ETc durante toda la estación y tres tratamientos de RDI. En los regímenes de RDI, se aplicó el estrés hídrico (50% ETc) durante una de las siguientes tres fases: la floración y el cuajado de los frutos (RDI1 ), el crecimiento del fruto (RDI2 ) y la maduración del fruto (RDI3 ). Los resultados indicaron que los árboles de granado bajo diferentes tratamientos de riego deficitario pueden en general mantener rendimientos similares al tratamiento de máximo riego con mejoras en la calidad de la fruta y una mejora de la eficiencia del uso del agua y la productividad del agua en comparación con los árboles de control. Los árboles de SDI mantuvieron durante la estación los valores más bajos de potencial hídrico de tallo (Ψstem), llegando a un valor mínimo de -1,94 MPa. Los árboles bajo RDI tuvieron un peor estado hídrico de la planta que el control; las diferencias eran claras en el medio del ciclo de riego deficitario y cuando el riego volvió al 100% de la ETc, los árboles recuperaron rápidamente su estado hídrico óptimo. El tratamiento SDI fue el único que tuvo efectos negativos sobre el crecimiento vegetativo con una disminución del 22,7% en el volumen de la copa con respecto a los árboles del control. El efecto del riego deficitario en la floración fue claro en el tratamiento de SDI con una disminución de las flores de tipo hermafrodita. Sin embargo este tratamiento incrementó el cuajado en un 13% más que en los árboles del control lo que conllevó a una mayor cantidad de fruta recolectada por árbol (18% más que los árboles de control). A pesar de la alta carga de frutos, los árboles del SDI registraron una menor producción (un 15% menos que los árboles de control) debido a una reducción en el peso del fruto del 30% frente al control. La reducción en la producción registrada en los tratamientos SDI y RDI1 dio lugar a una disminución del valor económico de la producción en comparación con el control, un 21% y 11%, respectivamente. SDI fue el único tratamiento que aumentó significativamente el número de frutos rajados y quemados por el sol reduciendo el porcentaje de fruta comercial. El riego deficitario mejoró algunos atributos de calidad de la fruta tales como el zumo %, la concentración de sólidos solubles y la coloración de la corteza y del zumo. El estrés hídrico aplicado durante el crecimiento (RDI2 ) y maduración (RDI3 ) del fruto tuvo un claro efecto sobre el contenido de zumo de los frutos, incrementando el mismo en un 16% y 25%, respectivamente, con respecto al tratamiento control. Un incremento en la concentración de sólidos solubles y una mayor coloración rojiza de la piel se observaron en las frutas provenientes de los tratamientos SDI y RDI3 , mientras que un mejor color del zumo se obtuvo en los frutos de RDI2 . A pesar del importante ahorro de agua por SDI (44%), fue a expensas del peso del fruto, el rendimiento, y el valor del rendimiento. Por otro lado el tratamiento RDI2 conllevó a un 25% de ahorro de agua sin afectar el rendimiento y al peso de la fruta. Todos los tratamientos de riego deficitario aumentaron la eficiencia del uso del agua y la productividad del agua, excepto el RDI1 . Se concluye que la RDI, en particular en pleno verano, tras el cuajado de frutos, se puede utilizar de acuerdo con los objetivos deseados (control de la precocidad de cosecha (maduración de la fruta) y mejorar la calidad de la fruta de la granada) y la disponibilidad de agua (como un método para hacer frente a la escasez y los altos precios del agua) en función del estado fenológico cuando el estrés hídrico se aplica