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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA AGRONÓMICA DEPARTAMENTO DE PRODUCCIÓN AGRARIA “ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL ESTRÉS HÍDRICO SOBRE LA PRODUCTIVIDAD POTENCIAL DEL OLIVO EN UNA PLANTACIÓN DE 38 HA EN EL TERMINO MUNICIPAL DE ESPEJO, CÓRDOBA” TRABAJO FIN DE MÁSTER Autor: Nora Ruiz Moreno Tutor: David Pérez López Cotutor: Ana Centeno Muñoz Julio de 2021 3 ÍNDICE Pág. 1 Introducción .................................................................................................................. 9 1.1 Biología del olivo. .............................................................................................. 13 1.1.1 Encuadre taxonómico .................................................................................. 13 1.1.2 Morfología ................................................................................................... 14 1.1.2.1 Árbol ..................................................................................................... 14 1.1.2.2 Raíz ....................................................................................................... 16 1.1.2.3 Hoja ...................................................................................................... 16 1.1.2.4 Estructuras reproductivas. .................................................................... 17 1.1.2.4.1 Inflorescencia. ............................................................................... 17 1.1.2.4.2 Flor. ............................................................................................... 18 1.1.2.4.3 Polinización y fecundación. .......................................................... 20 1.1.2.4.4 Fruto. ............................................................................................. 20 1.1.2.4.5 Semilla y embrión. ........................................................................ 21 1.1.3 Ciclo bianual. ............................................................................................... 21 1.1.3.1 Crecimiento yemas ............................................................................... 22 1.1.3.2 Inducción floral..................................................................................... 22 1.1.3.3 Reposo de las yemas. ............................................................................ 22 1.1.3.4 Desarrollo floral .................................................................................... 23 1.2 Variedad picual. .................................................................................................. 28 1.3 El estrés hídrico y el olivo. ................................................................................. 29 2 Materiales y métodos. ................................................................................................. 33 2.1 Localización de la finca. ..................................................................................... 33 2.2 Climatología y edafología. .................................................................................. 33 2.3 Descripción diseño experimental. ....................................................................... 34 2.4 Muestreo. ............................................................................................................ 34 2.4.1 Potencial hídrico. ......................................................................................... 34 2.4.2 Muestras histológicas................................................................................... 34 2.5 Preparación de muestras histologías. .................................................................. 35 2.6 Análisis de imágenes de las muestras. ................................................................ 38 3 Resultados y discusión. ............................................................................................... 43 3.1 Características meteorológicas. .......................................................................... 43 3.2 Estado hídrico. .................................................................................................... 43 3.3 Estudio de la producción. ................................................................................... 44 3.4 Estudio de la inflorescencia y el ovario. ............................................................. 46 4 Conclusiones ............................................................................................................... 53 5 Anexos ........................................................................................................................ 54 4 5.1 Planos. ................................................................................................................. 54 5.1.1 S.01 Plano de localización de la finca. ........................................................ 55 5.1.2 S.02 Plano del diseño experimental. ............................................................ 56 5.2 Material fotográfico. ........................................................................................... 57 5.2.1 Muestras representativas del tratamiento de secano (S). ............................. 57 5.2.2 Muestras representativas del tratamiento riego deficitario (RD75), aplicando 750 m3/ha año, distribuidos en tres periodos críticos, antes de la floración (300 m3/ha), verano (100 m3/ha) y acumulación de aceite (350 m3/ha). ............. 58 5.2.3 Muestras representativas riego deficitario (RD150), aplicando 1500 m3/ha año distribuidos uniformemente. ................................................................. 59 6 Bibliografía: ................................................................................................................ 60 5 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Pág. Ilustración 1: Olivo centenario, en la imagen se observa la distribución de las ramas principales y secundarias dando lugar a una copa ancha. (Fuente: aove AGURA). ........ 9 Ilustración 2: Campo de olivos en sistema tradicional. (Fuente: Ulleo de Pixabay.) ... 12 Ilustración 3: Olivar en vaso libre cultivado en un terreno con pendiente. (Fuente: Ulleo de Pixabay). .................................................................................................................... 12 Ilustración 4: Campos de olivos con diferentes tipos de plantaciones (Fuente: Gómez López y Ados Olea, 2019). ............................................................................................. 13 Ilustración 5: Porte olivo centenario (Fuente: Pixabay)................................................ 14 Ilustración 6: Detalle de los cordones o venas de savia, óvulos y comienzo de la peana en un olivo viejo ( Fuente: Molina de la Rosa et al., 2010)............................................ 15 Ilustración 7: Detalle de las yemas de flor de olivo situadas en las axilas de las hojas, que tras su desarrollo darán lugar a la inflorescencia (Fuente: Grupo UCOLIVO, Dpto. Agronomía-ETSIAM, Universidad de Córdoba). .......................................................... 16 Ilustración 8: Detalle de hojas de olivo en el que se observa la forma, la disposición en el ramo y la diferencia de coloración entre el haz y el envés. (Fuente: Ulleo by Pixabay) ........................................................................................................................................ 17 Ilustración 9: Detalle de la inflorescencia tipo panícula del olivo, se puede apreciar las distintas partes de la flor (Fuente: Imagen de Ulrike Leone en Pixabay)....................... 17 Ilustración 10: Detalle de la flor del olivo en plena floración, donde se observan los estambres, el pistilo, la corola y cáliz (Fuente: Ulleo by Pixabay) ................................ 18 Ilustración 11:Imagende la sección longitudinal de una flor perfecta (a) y flores imperfectas con distinto grado de degeneración del pistilo (b,c y d), Estas flores presentaban estambres funcionales que no aparecen en las imágenes. (Fuente: Rapoport, H., comunicación personal) ............................................................................................ 19 Ilustración 12: Sección transversal del ovario de una flor de olivo, en el que se observan del exterior al interior; el cáliz, corola, ovario (en el que se aprecian el circulo de haces vasculares),dos carpelos, cuatro óvulos y la placenta. Foto obtenida utilizando el microscopio Olympus vanox-T. ..................................................................................... 19 Ilustración 13: Detalle de la inflorescencia con flores totalmente abiertas y comienzo del cuajado del fruto tras la polinización. (Fuente: JardineríaOn ) ...................................... 20 Ilustración 14: Detalle del ramo fructífero del olivo donde se aprecia que una flor de cada inflorescencia ha llegado a fruto. (Fuente: Guiadejardineria) ................................ 21 Ilustración 15: Detalle del desarrollo floral englobando desde el desborre de las yemas florales hasta la caída de los ovarios no viables (Fuentes: Oterrum, Almazara Magnun sess, Almazara de San Cristóbal e Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias de Uruguay). ................................................................................................................... 24 Ilustración 16: Esquema ciclo vegetativo y reproductor, basado en el ciclo de Pansiot y Rebour de 1961. Para la variedad “Picual”. ................................................................... 27 Ilustración 17: Detalle del fruto de la aceituna de la variedad picual (Fuente: Glosario imágenes Universidad de Córdoba). ............................................................................... 28 Ilustración 18: Corte longitudinal y transversal del fruto de la aceituna, variedad Picual, donde se observa el endocarpo, mesocarpo y exocarpo (Fuente: Glosario imágenes Universidad de Córdoba). ............................................................................................... 29 Ilustración 19: Fotografía inflorescencia en antesis, apta para la toma de muestras (Fuente: Viveros Criado, Córdoba). ............................................................................... 35 Ilustración 20: Cortes realizados con el microtomo de una muestra ya colocada sobre el portaobjetos para su posterior tinción. ............................................................................ 36 Ilustración 21: Realización de baños en Citrosol posterior a la tinción con azul de toluidina. ......................................................................................................................... 37 6 Ilustración 22: Secado de las muestras una vez terminado el proceso de conservación. ........................................................................................................................................ 37 Ilustración 23: Portaobjetos muestra B2-15F-Gr-1, señalados con un punto azul debajo de los cortes de los ovarios de mayor sección. ............................................................... 38 Ilustración 24: Microscopio Olympus vanox-T (Fuente: Lauritz.com) ........................ 38 Ilustración 25: Calibración mediante portaobjetos con rejilla milimétrica del microscopio Olympus vanox-T ...................................................................................... 39 Ilustración 26: Imágenes tomadas de la muestra B2-15F-Gr-1, para posterior análisis de imágenes. Las siguientes imágenes corresponden a B2-15F-Gr-1c-3, B2-15F-Gr-1c, B2- 15F-Gr-1c+3 respectivamente. ....................................................................................... 39 Ilustración 27: Selección del área del ovario de la muestra B2-15F-Gr-1c, con el programa de análisis de imágenes ImageJ. ..................................................................... 40 Ilustración 28: Selección de área del endocarpo de la muestra B2-15F-Gr-1c, mediante el programa de análisis de imágenes ImageJ. ................................................................. 40 Ilustración 29: Sucesión de cortes de la muestra B2-15F-Gr-1, para determinar el número de ovarios viables presentes. .......................................................................................... 41 Ilustración 30: Esquema de la calidad del ovario respecto al número de óvulos presentes en la flor. ......................................................................................................................... 41 Ilustración 31: Muestras B4-6N-Gr-3c-3 y B4-6N -Gr-11c+3. En la imagen de la izquierda se observa la presencia de 3 óvulos viables y en la imagen de la derecha 4 óvulos viables. ............................................................................................................................ 41 Ilustración 32: Muestras B1-15C-Gr-13c+3 y B3-7K-Gr-11c-3. En la imagen de la izquierda se observa la presencia de 2 óvulos viables y en la imagen de la derecha 1 óvulos viables. ............................................................................................................................ 42 Ilustración 33:Muestra B4-6N-pq-2c+3, área del ovario 0.352 mm2 ........................... 57 Ilustración 34:Muestra B3-7K-Gr-12c+3, área del ovario 1.408 mm2 ......................... 57 Ilustración 35: Muestra B1-15C-pq-16c+3, área del ovario 0.326 mm2 ...................... 58 Ilustración 36: Muestra B2-6F-Gr-14c, área del ovario 1.323 mm2 ............................. 58 Ilustración 37: Muestra B3-3J-pq-16c+3, área del ovario 0.427 mm2 .......................... 59 Ilustración 38: Muestra B3-3J-Gr-11c+3, área del ovario 1.146 mm2. ........................ 59 7 ÍNDICE DE TABLAS Pág. Tabla 1: Número de pistilos muestreados por tratamiento y tamaño de flor. ................ 35 Tabla 2: Composición de la solución fijadora para 100 mL de FAE (Sass, 1958). ...... 36 Tabla 3: Código de identificación según el tratamiento aplicado al árbol. ................... 38 Tabla 4: Tabla de medidas de caracterización de las inflorescencias por tratamiento, longitud total de la inflorescencia, longitud del pedúnculo de la inflorescencia, número total de flores por inflorescencia, número total de flores perfectas por inflorescencia y porcentaje de flores perfectas por inflorescencia. .......................................................... 47 Tabla 5: Porcentaje de pistilos por tamaños y tratamientos. ......................................... 48 Tabla 6: Tabla de número de óvulos viables según el tratamiento de riego aplicado. .. 48 Tabla 7: Tabla áreas medias de los distintos tratamientos realizados del ovario completo, endocarpo, porcentaje del tamaño total, mesocarpo y porcentaje del tamaño total. ...... 48 Tabla 8: Porcentaje de óvulos viables respecto al área del ovario en mm2 según el tratamiento aplicado. ...................................................................................................... 49 8 ÍNDICE DE GRÁFICAS Pág. Gráfica 1: Distribución de la productividad mundial de aceituna por continentes (Fuente: FAOSTAT 2020). ............................................................................................................. 9 Gráfica 2: Producción media de los 10 principales productores de aceituna desde 2014 a 2019. (Fuente: FAOSTAT 2020).................................................................................... 10 Gráfica 3: Producción total por comunidades autónomas (Fuente: Anuario de estadística del Ministerio de agricultura, pesca y alimentación, Gobierno de España 2020). ......... 11 Gráfica 4: Climograma del municipio de Espejo, Córdoba durante el año 2012. (Fuente AEMET 2021). ...............................................................................................................33 Gráfica 5: Distribución de las de temperaturas máximas, mínimas y medias de la localización de la finca a estudio. Además de las precipitaciones registradas en la finca durante el estudio (fuente AEMET). .............................................................................. 43 Gráfica 6:Potenciales hídricos medidos antes del amanecer “predawn” y al medio día solar de los tres tratamientos a estudio. .......................................................................... 44 Gráfica 7: Relación de la carga del año anterior en la calidad de la producción en arboles de secano (S) ................................................................................................................... 45 Gráfica 8: Rendimineto(kg/árbol) de cada tratamiento de riego aplicado, durante las campañas de 2011 y 2012, y el promedio de ambas. ..................................................... 46 Gráfica 9: Distribución del porcentaje de ovarios grandes y pequeños respecto al tratamiento aplicado. ...................................................................................................... 47 Gráfica 10: Distribución del área de mesocarpo y endocarpo de los tres tratamientos. 49 Gráfica 11: Histograma en función del área trasversal y la calidad fecundante del ovario del tratamiento S. ............................................................................................................ 50 Gráfica 12: Histograma en función del área trasversal y la calidad fecundante del ovario del tratamiento RD75. .................................................................................................... 51 Gráfica 13: Histograma en función del área trasversal y la calidad fecundante del ovario del tratamiento RD150. .................................................................................................. 52 9 1 INTRODUCCIÓN El olivo (Olea europaea L.) es un árbol de la familia de las oleáceas. El inicio de su cultivo se remonta al territorio de oriente medio donde se encontraban los antiguos pueblos fenicio, asirio, judío, egipcio y griego. Su expansión por toda Europa oriental comienza con los fenicios a través de las rutas comerciales. Posteriormente se extendieron desde Europa oriental a las zonas del sur de Europa y norte de África mediante el comercio marítimo. Más tarde el imperio romano y los árabes impulsaron su cultivo. Ilustración 1: Olivo centenario, en la imagen se observa la distribución de las ramas principales y secundarias dando lugar a una copa ancha. (Fuente: aove AGURA). El cultivo del olivo evolucionó adaptándose al área mediterránea, siendo actualmente la principal zona de cultivo. Este cultivo ocupa en 2019 cerca de las 10,5 millones de hectáreas en todo el mundo con una producción mundial de 19,5 millones de toneladas, tanto en aceituna de mesa como aceituna de almazara.(MAPA, 2021) La distribución de la producción mundial se localiza principalmente en el continente europeo con más de un 67 % de la producción mundial, seguido del continente africano y asiático. Gráfica 1: Distribución de la productividad mundial de aceituna por continentes (Fuente: FAOSTAT 2020). 10 En cuanto a los principales países productores de aceituna, tanto de mesa como de almazara, España es el principal productor con más de 6 millones de toneladas al año seguido de Grecia e Italia con 2,5 millones de toneladas (FAO, 2021). Gráfica 2: Producción media de los 10 principales productores de aceituna desde 2014 a 2019. (Fuente: FAOSTAT 2020). En España se concentra el 22% de la superficie mundial dedicada al cultivo del olivo con 2,6 millones de hectáreas en 2019, equivaliendo al 42 % de la producción mundial en 6 millones de toneladas en 2019. Del total de la superficie nacional el 93% está destinado para aceituna de almazara frente al 7% destinado a la aceituna de mesa (MAPA, 2020). La producción nacional se distribuye principalmente entre las comunidades autónomas de Andalucía con el 81%, seguido de Castilla-La Mancha y Extremadura, siendo un importante ingreso económico en dichas zonas. Además, en España existen 32 Denominaciones de Origen Protegidas (DOP) y dos Indicaciones Geográficas Protegidas (IGP) de aceite de oliva. Estos sellos de calidad cuentan con la garantía y protección de la Unión Europea. De esta forma se asegura el máximo cumplimiento de la garantía de calidad. Las características establecidas por estos sellos de calidad están muy ligadas al territorio y a la tradición. 11 Gráfica 3: Producción total por comunidades autónomas (Fuente: Anuario de estadística del Ministerio de agricultura, pesca y alimentación, Gobierno de España 2020). La agricultura en España supone el 2.6 % del producto interior bruto (PIB). El sector oleico es un sector con gran importancia social y cultural. Alrededor de 350.000 agricultores se dedican al cultivo del olivo en todas sus variantes manteniendo 15.000 empleos y generando anualmente en España 50 millones de euros en jornales directos e indirectos. Estos empleos no están solo asociados a la producción de aceite y aceituna de mesa sino que emplean a otros sectores como por ejemplo son la gestión de la biomasa producida por poda del cultivo, el uso del aceite de oliva en productos de cosmética y farmacéutica, la importancia de la gastronomía, la dieta mediterránea y el oleoturismo. Estos sectores generan puestos indirectos con gran valor económico y social. Además, el olivo tiene una gran importancia social y cultural al tratarse de un producto de la base de la dieta mediterránea. Debido a esto se ha mantenido fija a una población de trabajadores en zonas rurales dedicadas a su explotación como mano de obra temporal y local. El olivo en España se localiza en regiones de clima mediterráneo con veranos secos y calurosos e inviernos de escasas precipitaciones. Este cultivo supone un importante ingreso económico en dichas regiones donde otros cultivos no sería viables. ANDALUCÍA 82% CASTILLA-LA MANCHA 9% EXTREMADURA 6% CATALUÑA 1% R. DE MURCIA 1% RESTO DE COMUNIDADES AUTÓNOMAS 1% 12 Ilustración 2: Campo de olivos en sistema tradicional. (Fuente: Ulleo de Pixabay.) En cuanto a la importancia medioambiental, se trata de un cultivo que se adapta perfectamente a las características del terreno. Se utilizó para repoblar tierras poco fértiles, con suelos marginales que generalmente son suelos con pendientes. La utilización del olivo en zonas poco aptas para otros cultivos genera beneficios medioambientales como la mejora del efecto sumidero y conservación del suelo aumentando el valor del paisaje agrario. Ilustración 3: Olivar en vaso libre cultivado en un terreno con pendiente. (Fuente: Ulleo de Pixabay). La forma predominante del cultivo es monocultivo. Se trata de un cultivo sencillo frente a otros, adaptado a cualquier tipo de suelo. El olivo solo requiere una mayor mano de obra respecto a otros cultivos durante la cosecha. Obteniéndose así una gran rentabilidad que supera a otros cultivos en estas condiciones. Aunque este tipo de sistema de monocultivo afecta al ecosistema y la biodiversidad biológica presente. Actualmente el cultivo del olivo está en crecimiento. La forma de cultivo predominante es el sistema tradicional con más del 50 por ciento de la superficie española dedicada al olivo. En la última década se está estableciendo sistemas de cultivo alternativos como el 13 cultivo superintensivo que consiste en explotar mayor superficie e implantándose en zonas donde este cultivo no es tradicional. Este sistema presenta una tendencia de crecimiento enfocado a la optimización productiva. Además, en los últimos 15 años se ha incrementado el cultivo en ecológico de los diferentes sistemas de plantación. Ilustración 4: Campos de olivos con diferentes tipos de plantaciones (Fuente: Gómez Lópezy Ados Olea, 2019). Es por estos motivos de importancia económica, social, medioambiental y cultural que el estudio del olivo es de gran importancia. Conocer cómo se desarrolla el cultivo, los factores que le afectan y como optimizar este puede conducir de esta forma a una mejora en los términos agronómicos. Entre estos factores destaca la influencia del estrés hídrico en la productividad potencial del olivo. 1.1 Biología del olivo. 1.1.1 Encuadre taxonómico El olivo, Olea europaea L., pertenece a la familia botánica Oleaceae, compuesta por más de 35 especies del género Olea distribuidas por las regiones tropicales y templadas del planeta. La estructura de las especies de esta familia son mayormente árboles y arbustos, en algunos casos trepadores. Muchas de estas especies producen aceites esenciales en sus flores o frutos. El olivo se trata de la única especie de fruto comestible de la familia de las Oleaceae (Barranco et al., 2017), es una especie de carácter arbóreo o arbustivo, perenne, de fruto comestible y de gran interés económico debido a la presencia de aceites esenciales en sus frutos. 14 1.1.2 Morfología 1.1.2.1 Árbol El olivo es una especie rústica adaptada a terrenos con poca fertilidad y climas extremadamente áridos. Esta especie es tolerante a bajas temperaturas, incluso en algunos casos inferiores a 0 ºC. Se trata de un árbol longevo con gran capacidad de rebrote y formación de nuevas raíces. Tiene gran densidad de copa, tamaño medio, vigor dependiendo de la variedad con porte péndulo según producción. El olivo es una especie que presenta una gran variabilidad morfológica entre las distintas variedades (Barranco et al., 2017). Ilustración 5: Porte olivo centenario (Fuente: Pixabay). El olivo presenta porte arbustivo si se deja crecer de forma natural. Sin embargo, al realizarle podas este adquiere un porte más arbóreo. Además, en muchos casos el porte final del árbol esta determinado por las técnicas de cultivo a las que esté sometido. El tronco es de carácter irregular. En la parte inferior pueden aparecer óvulos en los que se acumulan sustancias de reserva. Una de las principales características de la madera del olivo es que en estado juvenil es dura y densa, pero en estado adulto es común la descomposición del leño viejo. Sin embargo, presenta una corteza que se desprende con facilidad (Barranco et al., 2017). La estructura del tronco está formada por secciones independientes, venas o cordones. Estas se encargan de comunicar zonas independientes de raíces y ramas, proporcionando una forma asimétrica. 15 Ilustración 6: Detalle de los cordones o venas de savia, óvulos y comienzo de la peana en un olivo viejo ( Fuente: Molina de la Rosa et al., 2010). El olivo está formado por dos tipos de ramas, las principales que nacen del tronco y dan el porte al árbol y las secundarias que son más ramificadas dando lugar a la copa del árbol (Barranco et al., 2017). Las ramas principales tienen características similares a las del tronco, teniendo un potencial similar para el desarrollo de yemas (Lavee, 1982). En cuanto a la morfología de los brotes, al tratarse de una especie polimórfica presenta fase juvenil y adulta sobre el mismo pie (Barranco et al., 2017). Los principales ramos presentes en el olivo son los ramos chupones, ramos leñosos, brotes fructíferos y ramos mixtos. Los ramos chupones proliferan en madera vieja con gran vigor vegetativo. Por otro lado, los ramos leñosos están compuestos principalmente por brotes vegetativos. Los brotes fructíferos están provistos de estructuras fructíferas que darán lugar a frutos. Por último, los ramos mixtos son más vigorosos que los fructíferos y dan lugar a yemas de flor y frutos. Los ramos presentan un crecimiento basítono (Barranco et al., 2017). Las yemas presentes sobre madera vieja son yemas latentes y adventicias. Las yemas presentes sobre los brotes del año pueden ser yemas terminales que proporcionan crecimiento vegetativo para el año siguiente. O bien, yemas axilares que son yemas de madera o de flor que se encuentran enfrentadas. Estas son muy susceptibles a las heladas por lo que el frio extremo puede afectar a la producción de ese año. 16 Ilustración 7: Detalle de las yemas de flor de olivo situadas en las axilas de las hojas, que tras su desarrollo darán lugar a la inflorescencia (Fuente: Grupo UCOLIVO, Dpto. Agronomía-ETSIAM, Universidad de Córdoba). 1.1.2.2 Raíz En cuanto al sistema radicular, este se desarrolla principalmente en el horizonte superficial (en los primeros 15-20 cm). Aunque en algunos casos este puede alcanzar los 80 cm de profundidad en función de la disponibilidad de agua, la textura y la aireación del terreno (Fernández et al., 1991). Las raíces más jóvenes son de color blanquecino debido a que aún no se han suberizado. Estas son las más activas en la absorción de agua y nutrientes de la matriz acuosa del suelo. Estas raíces son muy superficiales y con gran capacidad de despliegue. El olivo presenta gran necesidad de oxígeno al no tolerar encharcamiento ni la asfixia radicular. Tras el proceso de maduración las raíces jóvenes se suberizan y generan un anclaje firme al suelo. 1.1.2.3 Hoja Poseen un desarrollo foliar polimórfico debido a que en la fase juvenil son pequeñas y ligeramente alargadas, más suculentas y de color verde oscuro. Sin embargo, en la fase adulta las hojas presentan una apariencia fusiforme alargada, de forma lancifolia, de color verde-grisáceo por el haz, márgenes lisos y corto pedúnculo. 17 Ilustración 8: Detalle de hojas de olivo en el que se observa la forma, la disposición en el ramo y la diferencia de coloración entre el haz y el envés. (Fuente: Ulleo by Pixabay) Las hojas son persistentes, renovándose cada tres o cuatro años. Al tratarse de una especie perennifolia realiza procesos fotosintéticos continuos siempre que no concurran factores limitantes como por ejemplo estrés hídrico o temperaturas extremas. Las hojas están dispuestas en el brote de forma opuesta y decusadas. Estas, están adecuadamente adaptadas a la sequía, ya que presentan un recubrimiento coriáceo en el haz. Además, las hojas presentan pelos aparasolados y células oclusivas que evitan la excesiva traspiración (Barranco et al., 2017). 1.1.2.4 Estructuras reproductivas. 1.1.2.4.1 Inflorescencia. Las inflorescencias en el olivo se encuentran situadas en los brotes que crecieron en el año anterior. Se desarrollan a partir de las yemas axilares dando lugar a una inflorescencia en panícula y desarrollando entre 10 y 40 flores en cada una. Ilustración 9: Detalle de la inflorescencia tipo panícula del olivo, se puede apreciar las distintas partes de la flor (Fuente: Imagen de Ulrike Leone en Pixabay). 18 1.1.2.4.2 Flor. Las flores del olivo poseen una morfología uniforme en todo la especie Olea europaea (Lavee, 1996) son pequeñas y actinomorfas. Estas poseen un cáliz de cuatro sépalos y una corola de también cuatro pétalos blanquecinos. Ambas estructuras están soldadas por la base (Barranco et al., 2017). La parte masculina de la flor está dotada de dos estambres con un filamento corto y una antera de grandes dimensiones. Ambos están insertados en la corola. El pistilo, parte femenina de la flor, está situado en el centro del cáliz y se compone de un ovario súpero formado por dos carpelos que contienen dos óvulos cada uno. El estilo es corto y bífido. En la zona central se encuentra la placenta separando los dos carpelos (Barranco et al., 2017). Ilustración 10: Detalle de la flor del olivo en plena floración, donde se observan los estambres, el pistilo, la corola y cáliz (Fuente: Ulleo by Pixabay) Los tipos de flores presentes en el olivo son flores perfectas o hermafroditas provistas de todos los órganos reproductores para dar lugar al fruto. Las flores imperfectaso masculinas son flores desprovistas de la parte femenina de la flor (pistilo y ovario) (Rapoport y Martins, 2006). Estas últimas son el resultado del aborto del pistilo (Cuevas y Polito, 2004; Reale et al., 2009) por causas tanto genéticas como ambientales. Dentro de las flores masculinas se presentan distingos grados de desarrollo del pistilo (Ilustración 11). La proporción presente de flores masculinas frente a femeninas nos indica el porcentaje de aborto ovárico presente en el árbol, este porcentaje puede variar según el cultivar y el año (Barranco et al., 2017). 19 Ilustración 11:Imagen de la sección longitudinal de una flor perfecta (a) y flores imperfectas con distinto grado de degeneración del pistilo (b,c y d), Estas flores presentaban estambres funcionales que no aparecen en las imágenes. (Fuente: Rapoport, H., comunicación personal) Por otro lado, en las denominadas flores perfectas el ovario del olivo está formado generalmente por cuatro óvulos (Ilustración 12) como se ha dicho anteriormente, aunque también se encuentran flores con dos, tres o cinco óvulos. Ilustración 12: Sección transversal del ovario de una flor de olivo, en el que se observan del exterior al interior; el cáliz, corola, ovario (en el que se aprecian el circulo de haces vasculares),dos carpelos, cuatro óvulos y la placenta. Foto obtenida utilizando el microscopio Olympus vanox-T. a b c d 20 1.1.2.4.3 Polinización y fecundación. La polinización del olivo es anemófila. Además, el polen que fecunda los óvulos puede proceder de la misma variedad (autopolinizadora) o de otra distinta (polinización cruzada). Esta característica dependerá de la variedad (Barranco et al., 2017). Ilustración 13: Detalle de la inflorescencia con flores totalmente abiertas y comienzo del cuajado del fruto tras la polinización. (Fuente: JardineríaOn ) La polinización y la fecundación son esenciales para la formación y el cuajado del fruto. Para la formación del fruto solo será necesario la fecundación de uno de los cuatro óvulos, dando origen a la semilla del fruto. Se estima que para obtener una buena producción es necesario un 3% del cuajado de las flores o una sola flor por inflorescencia (Lavee, 1996). Tras la plena floración, las flores que no se han fecundado caen del árbol terminando su actividad. 1.1.2.4.4 Fruto. El fruto del olivo es una drupa que contiene a una sola semilla. Está formado por diferentes tejidos desde el interior al exterior: el endocarpo es el hueso, mesocarpo la pulpa y exocarpo la piel. El conjunto de estos tejidos es el pericarpo teniendo su origen histológico en el ovario. 21 Ilustración 14: Detalle del ramo fructífero del olivo donde se aprecia que una flor de cada inflorescencia ha llegado a fruto. (Fuente: Guiadejardineria) 1.1.2.4.5 Semilla y embrión. La semilla del olivo se encuentra en el interior del endocarpo del fruto. Este se desarrolla durante los dos primeros meses desde la fecundación y se produce el aumento del tamaño del óvulo. La polinización y la fecundación del óvulo son procesos imprescindibles para la formación del fruto. Sin embargo, el desarrollo del embrión no es necesario para el crecimiento del fruto, como es el caso de los frutos partenocárpicos. El embrión ocupa casi todo el espacio de la semilla. La cubierta seminal es fina y dura contiene numerosos haces vasculares. El embrión se encuentra dentro de la cubierta seminal. Este es recto y se pueden diferenciar los dos cotiledones y la radícula (Barranco et al., 2017). 1.1.3 Ciclo bianual. El desarrollo vegetativo y reproductor del olivo sigue fenómenos cíclicos de carácter anual. Sin embargo, el ciclo vegetativo se produce dentro de un año mientras que el ciclo reproductor requiere de dos años consecutivos (Barranco et al., 2017). La simultaneidad de dichos procesos genera fenómenos de competencia (Seifi et al., 2008) e inhibición, esto es debido a la distribución de los asimilados, que da lugar a años de carga cuando la mayoría de los asimilados son destinados al crecimiento y desarrollo de los frutos. Mientras que en años de descarga esos asimilados son destinados a crecimiento vegetativo potenciando el número de nudos y futuras yemas de flor (Barranco et al., 2017). https://www.guiadejardineria.com/ 22 1.1.3.1 Crecimiento yemas El crecimiento de las yemas da comienzo en primavera cuando las temperaturas empiezan a superar los 12 ºC induciendo la actividad vegetativa. El olivo comienza con el desborre de las yemas y su brotación a principios de primavera (marzo-abril en el hemisferio norte) a pesar de que las yemas están activas antes del periodo anual de crecimiento. Durante el crecimiento de los brotes se forman las yemas consecutivamente a lo largo del mismo. El desarrollo más importante se produce a comienzo de primavera, debido al aumento de las temperaturas y la ausencia de estrés hídrico. Las yemas situadas en las axilas de las hojas se forman junto al crecimiento del brote. Su desarrollo se produce durante seis semanas desde el inicio del crecimiento del ramo (Barranco et al., 2017). La morfología de la yema no se modifica hasta que se inicia su brotación en la primavera siguiente permaneciendo en estado de latencia (Rubio et al., 2007). Durante el periodo de desarrollo de las yemas estas adquieren el carácter vegetativo o reproductivo que finaliza al terminar el ciclo de crecimiento cuando las condiciones ambientales se vuelven adversas (Barranco et al., 2017). 1.1.3.2 Inducción floral. Las yemas reproductoras se encuentran situadas en los ramos del año anterior en estado de latencia. La iniciación, diferenciación y desarrollo de las yemas dependen del historial productivo del árbol y de las condiciones climáticas a las que se encuentra expuesta. Las inflorescencias se desarrollan en la yema reproductora de los brotes del año anterior que se formaron fundamentalmente en la primavera anterior y raramente sobre madera vieja. Se establece que las yemas florales del olivo se diferencian en dos etapas. Primero se produce una inducción del material en verano y posteriormente en invierno un proceso de diferenciación. El proceso en el que las yemas sufren cambios fisiológicos dando lugar a yemas de flor se denomina inducción floral. A partir de ese momento se establece la diferenciación morfológica entre las yemas (Barranco et al., 2017). 1.1.3.3 Reposo de las yemas. Para el correcto desarrollo de las yemas es necesario el reposo invernal. Tras el reposo invernal se produce el proceso diferenciación de los tejidos. Para superar el reposo invernal (endolatencia) es necesario la acumulación de horas de frio en las yemas. La temperatura durante dicho periodo influye en la duración de la floración. En el verano debido al estrés hídrico característico del clima mediterráneo y la competencia con los frutos que se están desarrollando el crecimiento vegetativo se ralentiza o se detiene. De esta forma se conforman la parada estival asociada a altas temperaturas (>30 ºC) debido a la limitación fotosintética y a los factores antes mencionados. Tras este periodo de temperaturas elevadas se produce un segundo periodo de crecimiento rápido asociado a la bajada de temperaturas. Este se puede ver condicionado por el estado de carga del árbol debido a la demanda de asimilados. El desarrollo continua hasta la llegada del periodo invernal donde entra en reposo vegetativo. 23 1.1.3.4 Desarrollo floral La época de floración está determinada por la temperatura en el periodo brotación- floración. La formación adecuada de los órganos florales se atribuye a la diferenciación de los tejidos en la yema. La formación de flores es un paso crítico para la producción final ya que una floración abundante y de calidad puede garantizar una buena fructificación (Rapoport et al., 2012). Es importante teneren cuenta que la productividad final del olivo depende del número de frutos que desarrolle y esto va ligado al número inicial de flores. La floración del olivo es muy abundante pero solo el 2-3% de las flores darán fruto. Se trata de una estrategia para superar las limitaciones de la polinización consiguiendo la máxima polinización de las flores presentes en el árbol y logrando el óptimo cuajado de estas (Moreno-Alías et al., 2012)(Moreno-Alías et al., 2012). Por esta razón el conocimiento de los factores que afectan a la floración y desarrollo final de la aceituna son importantes para garantizar una adecuada producción pese a que la calidad de la flor es un parámetro poco estudiado en olivo. El desarrollo floral tiene aproximadamente una duración de dos a tres meses. La formación de flores engloba (Cuevas y Polito, 2004; De la Rosa et al., 2000; Hartmann, 1951; King, 1938): - El desborre de las yemas florales. - El alargamiento del pedúnculo. - El crecimiento del raquis de la inflorescencia. - El desarrollo de los nodos florales. - La ramificación de la inflorescencia. - El desarrollo botones florales. - La abertura de las flores. - La plena floración (más del 50% de las flores están completamente abiertas). - La caída de pétalos. - El fin de la floración con el comienzo del cuajado. - La caída de los ovarios no viables. 24 Ilustración 15: Detalle del desarrollo floral englobando desde el desborre de las yemas florales hasta la caída de los ovarios no viables (Fuentes: Oterrum, Almazara Magnun sess, Almazara de San Cristóbal e Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias de Uruguay). Las flores se desarrollan en las yemas formadas durante el crecimiento vegetativo del año anterior. Por ello es importante que durante el desarrollo de estas yemas la reserva de carbohidratos no se vea perjudicada con el fin de garantizar un adecuado desarrollo de las yemas florales en la siguiente fructificación. Deficiencias en el estrés hídrico y el estado nutritivo entre la brotación y seis semanas antes de la floración disminuye el número de flores por inflorescencia y aumenta el aborto pistilar debido a la competencia por los asimilados. Es importante tener en cuenta que se produce un aumento de flores perfectas cuando el año anterior es un año de descarga. La floración tiene lugar a mediados de mayo. El aborto del pistilo tiene lugar en las últimas fases del proceso de diferenciación floral (Barranco et al., 2017). El número de flores por inflorescencia y por tanto el porcentaje de flores perfectas está influenciado por factores genéticos y medioambientales (Moreno-Alías et al., 2012), alcanzándose el tamaño final de estas poco antes de la floración. Es por ello por lo que la aplicación de déficit hídrico durante este periodo de tiempo es importante ya que puede tener como resultado reducciones en el tamaño de la inflorescencia, menor porcentaje de flores perfectas y una menor producción final. Entre los factores genéticos hay que tener en cuenta que el olivo es una especie que sufre vecería, alternancia de buenas producciones con bajas entre un año a otro. Esto tiene como consecuencia que años con más número de flores el porcentaje de imperfectas aumenta frente a los años de menor carga, donde la cantidad de flores imperfectas es menor (Rapoport y Martins, 2006). 25 La presencia de una flor perfecta por inflorescencia garantiza una buena producción ese año, siendo entre el 1-2% de las flores cuajadas por árbol. Las condiciones ambientales y la fructificación influyen en las condiciones del árbol ya que la presencia de frutos en el árbol actúa como inhibidor de la inducción floral. La longevidad del ovario está determinada por la carga que presente el árbol. Así arboles con poca floración que se encuentran en descarga presentan una longevidad del ovario mayor y con mayor número de flores que llegan a fruto (Cuevas et al., 1994). Se ha observado que unas condiciones climáticas inusuales pueden ser críticas para el rendimiento de esa campaña (Rapoport y Martins, 2006). Los efectos medioambientales negativos como las bajas temperaturas durante el desarrollo de la flor dan lugar al deterioro de los tejidos y el estrés hídrico en este periodo fomenta la competitividad entre flores generando un mayor aborto del pistilo y aumentado el número de flores imperfectas presentes por árbol (Rapoport y Martins, 2006). Esto afecta por tanto a la producción de ese año. El porcentaje de flores imperfectas por inflorescencia será mayor cuanto mayor sea el número de flores (Moreno-Alías et al., 2012). Por otro lado, las temperaturas elevadas pueden dar lugar a un aumento del aborto pistilar debido a un rápido desarrollo de la inflorescencia (Badr y Hartmann, 1971). Los órganos de las flores del olivo se dividen en tres categorías: los órganos accesorios (cáliz y corola), los órganos masculinos (anteras) y femenino (estigma, estilo y ovario que en su conjunto son el pistilo) (Rapoport y Martins, 2006). El porcentaje de número de óvulos depende de la variedad. De esta forma Moreno-Alías et al. (2013) encontraron que el 31.8% de las flores tenían los cuatro óvulos desarrollados, el 31.8% tres óvulos desarrollados y 36.4% dos óvulos desarrollados. Esto nos indica que la calidad floral en picual es reducida frente a otras variedades las cuales presentan una mayor proporción de flores con cuatro óvulos. Esto probablemente significa que esta variedad se ve más influenciada por unas condiciones climáticas adversas o deficitarias. Por otro lado, se ha estudiado que la orientación del brote de la inflorescencia y un aumento de la iluminación tiene como consecuencia un mayor desarrollo de flores por brote (Trentacoste et al., 2017). El déficit hídrico durante el desarrollo de la inflorescencia modifica muchos parámetros de la calidad de la flor afectando a la producción. Si este déficit se produce al comienzo de la floración da lugar a que la flor se vea afectada produciéndose una deshidratación de los órganos reproductores. De esta forma se produce el aborto y senescencia de las flores. Cuando el déficit hídrico se produce al inicio de la fructificación da lugar a un aclarado de frutos, por tanto, el estrés hídrico durante el desarrollo floral y cuajado afecta negativamente a la producción final (Rapoport et al., 2012). El número de flores está influenciado por la variedad y componentes agronómicos como el estrés hídrico. Un aumento del estrés hídrico da lugar a menos inflorescencias o más flores pequeñas. La calidad de la flor está influenciada por factores genéticos y fisiológicos. La irradiación en las primeras etapas de la floración es importante para la inducción de la yemas florales (Trentacoste et al., 2017). 26 Debido a que la polinización es anemófila el polen se traslada por el viento a grandes distancias. Al ser trasladado por el viento las condiciones climáticas durante el periodo de polinización y cuajado son esenciales. Ya que un exceso de humedad limita el polen disponible y su dispersión. Además, el exceso de temperaturas puede limitar el crecimiento del tubo polínico. Para el desarrollo del fruto previamente se presentan varias limitaciones. Por una parte, la presencia de un porcentaje elevado de flores imperfectas que han sufrido el aborto del ovario y no tiene la capacidad de dar fruto. Por otra parte, el desarrollo incompleto del ovulo limitando el cuajado de los frutos. El aborto del pistilo es gradual ya que el ovario está compuesto normalmente de cuatro óvulos y es necesario que al menos uno de ellos se completamente funcional. Es importante tener en cuenta que se considera un buen potencial para la fertilidad cuando está completamente desarrollados tres o cuatro óvulos. El tamaño final del fruto está determinado por la variedad, además de por la carga del árbol y el estado hídrico durantesu desarrollo. El endurecimiento del hueso tiene lugar desde julio-agosto. Finalmente, la duración de la maduración dependerá de la variedad. 27 Ilustración 16: Esquema ciclo vegetativo y reproductor, basado en el ciclo de Pansiot y Rebour de 1961. Para la variedad “Picual”. 28 1.2 Variedad picual. La variedad de olivo utilizada en este trabajo fue “Picual”. Esta variedad ocupa una superficie en España de aproximadamente de 960.000 ha distribuidas principalmente entre las provincias de Jaén, Córdoba y Granada (Barranco et al., 2017). Representa el 50% de la producción española y el 20% de la mundial (ASOLIVA, 2019) debido entre otros motivos a la facilidad de cultivo. El principal destino de esta aceituna es la extracción de aceite de oliva debido principalmente a su alto rendimiento graso (22%), alto contenido en ácido oleico (78.4%) y a la gran estabilidad del aceite (Barranco et al., 2017). Se trata de un aceite con cuerpo, potente, con aroma herbáceo y un característico picor. Ilustración 17: Detalle del fruto de la aceituna de la variedad picual (Fuente: Glosario imágenes Universidad de Córdoba). Esta variedad es un árbol de porte vigoroso y abierto que presenta gran densidad de copa debido al gran desarrollo foliáceo. Es una variedad muy rústica que se adapta a diversas condiciones climáticas y edáficas. Esta llega a ser tolerante al frio, la salinidad y el exceso de humedad del suelo. Sin embargo, es una variedad sensible a la sequía y a los terrenos calizos (Consejo Oleícola Internacional., 2000). Las hojas tienen un carácter persistente, resistiendo en el árbol de dos a tres años. La hoja es simple, lanceolada y de bordes enteros. La longitud media oscila entre los tres y los nueve centímetros. Son hojas estrechas no superando los dos centímetros. Poseen una curvatura del limbo hiponástica y convexa en el envés de la hoja debido a una nerviación central muy marcada (Barranco et al., 2017). El color del haz es verde brillante y verde grisáceo por el envés. La disposición de las hojas en el ramo es opuestas y decusadas en cada nudo. En cuanto al fruto tiene una forma ovoidal asimétrica y con el diámetro transversal hacia la base del fruto. Presenta un ápice redondeado, un pequeño pezón que algunas veces está ausente y una base truncada. Además, esta provista de numerosas lenticelas de pequeño tamaño con un color negruzco en la maduración del fruto (Barranco et al., 2017). 29 Ilustración 18: Corte longitudinal y transversal del fruto de la aceituna, variedad Picual, donde se observa el endocarpo, mesocarpo y exocarpo (Fuente: Glosario imágenes Universidad de Córdoba). Las características principales del cultivo son su porte vigoroso con precoz entrada en producción presentando la época de floración entre primeros de mayo hasta mediados del mismo mes con plena floración en medio de dicho intervalo. Se trata de una variedad autocomplatible en la polinización (Barranco et al., 2017). La maduración del fruto tiene una duración aproximada de unos 40 días trascurriendo entre noviembre y diciembre (Barranco et al., 2017). En cuanto a la producción esta es elevada, de gran tamaño de fruto y con baja resistencia al desprendimiento. Estas características facilitan la recolección (Consejo Oleícola Internacional., 2000). Es una variedad resistente a la enfermedad causada por la bacteria de la tuberculosis (Pseudomonas syringae pv. savastanoi). Sin embargo, es susceptible a los hongos del repilo (Spilocaea oleagina (Cast.) Hughes) y verticilosis (Verticillium dahliae Kleb) (Barranco et al., 2017). 1.3 El estrés hídrico y el olivo. Las plantas mantienen un equilibrio entre la pérdida de agua a través de hojas, frutos, ramas y tronco y la incorporación de agua por sus raíces. Se denomina estrés hídrico cuando la planta modifica su fisiología en respuesta a la falta de agua en sus tejidos. Esta respuesta es gradual incorporando más mecanismos y de forma más intensa conforme el déficit de agua se hace más intenso. Una de las formas más usuales para determinar el estado hídrico de una planta es mediante el potencial hídrico de la planta. Esta determinación cuantifica la energía necesaria para extraer el agua de los tejidos de la planta. Debido a la variación diaria de la demanda evaporativa de la atmósfera el potencial hídrico tiene una pauta diaria valor máximo justo antes del amanecer (Predawn) cuando la planta se ha rehidratado por la noche y un valor mínimo en torno al mediodía solar, cuando la planta está sufriendo la máxima demanda evaporativa. El potencial hídrico se mide normalmente en hoja y a mediodía, que es el momento en que mejor se observan las diferencias entre plantas con distinto estado hídrico y por tanto se obtienen los valores mínimos diarios de la planta. 30 Como en todos los campos potenciales, el agua se mueve de lugares con mayor potencial hídrico, el suelo, hacia lugares con menor potencial hídrico, la atmósfera, pasando a través de la planta donde también se presenta un gradiente de potencial. El olivo es una especie adaptada a las condiciones de escasez de agua durante largos períodos de tiempo característica del clima mediterráneo. Esto se observa en distintos mecanismos a los que está adaptado. En el caso del olivo, el balance entre fotosíntesis y transpiración se decanta por la conservación de agua, al producirse la máxima conductividad estomática a las primeras horas del día, cuando la demanda evaporativa no es muy alta, frente a otras especies vegetales que lo hacen durante todo el día teniendo tasas elevadas de traspiración a la vez que mantienen la tasa fotosintética (Barranco et al., 2017; Fereres, 1984). Es una planta que posee adaptaciones morfológicas y fisiológicas que le hace capaz soportar tener potenciales hídricos tan bajos como -8 Mpa (Fereres et al., 1996; Pierantozzi et al., 2013; Xiloyannis et al., 1999). Es importante tener en cuenta las características que posee el olivo para adaptarse a las condiciones de sequía que presenta durante el desarrolló. Este se adapta a diferentes déficit hídricos regulando el potencial hídrico de sus tejidos (Antuñez B et al., 2012). En condiciones de estrés hídrico la traspiración a primeras horas del día es mayor que la absorción por las raíces. Esto hace que se produzca una disminución de la concentración de agua en los tejidos de hasta un 60% con el fin de satisfacer el flujo de traspiración cuando la demanda evaporativa es elevada (Antuñez B et al., 2012). Como consecuencia del alto estrés hídrico al que se ve sometido se detiene el crecimiento vegetativo, aumenta la resistencia estomática y disminuye el intercambio gaseoso hasta tasas muy bajas (Antuñez B et al., 2012). El cultivo del olivo está adaptado a las condiciones de bajo régimen de lluvias propias de la zona mediterránea, con pluviometría anuales inferiores a 500 mm. Sin embargo, cuando se incrementa la dotación de riego aumenta la producción y rentabilidad del cultivo. El olivo posee un sistema radicular adaptado a condiciones limitadas de agua siendo capaz de desarrollar una red extensa de raíces explorando el suelo que lo rodea todo lo posible. La mayoría de las especies vegetales adaptadas a condiciones de estrés hídrico, son muy sensibles a encharcamiento y es necesario controlar adecuadamente los riegos que se aplican con el fin de evitar situaciones perjudiciales para el sistema radicular. Además, está dotado de una especial anatomía de las hojas. Estas poseen un recubrimiento coriáceo y tienen presentes pocos estomas expuestos a la radiación solar. Los estomas se encuentran situados en pequeñas depresiones que generan un microclima más húmedo que disminuye la traspiración de la planta (Barranco et al., 2017). Ante situaciones de deshidratación o fuerte traspiración debido al exceso de radiación solar incidente, el olivo, modificala colocación de las hojas enrollándose para disminuir la superficie expuesto a la radiación solar. Esto se produce al medio día cuando la fotosíntesis neta ya no es máxima (Angelopoulos et al., 1996). La productividad responde negativamente a la falta de agua. Por ello es importante tener en cuenta la época de aplicación del déficit hídrico ya que podría afectar al desarrollo productivo. Es importante tener en cuenta la interacción de las técnicas de cultivo con el riego, por ejemplo, la reducción de la copa mediante la poda ayuda a disminuir la transpiración en secano. Sin embargo, en regadío se busca interceptar la máxima radiación solar. 31 Se busca maximizar la producción en función de las variables del clima, suelo y el volumen de copa. En muchas ocasiones el coste del riego es elevado y se debe garantizar la maximización de los beneficios. Por consiguiente, se valora la opción de riego deficitario garantizando la aplicación de una dotación de riego inferior a las necesidades máximas hídricas del cultivo. Además, otra ventaja de la aplicación del déficit hídrico es el ahorro en agua. Esto es importante ya que el mayor contenido de agua está destinado a la agricultura y se debe optimizar su consumo (Fereres y Soriano, 2007). El riego deficitario busca maximizar el beneficio por unidad de agua aplicada planteando cuestiones como la influencia en el rendimiento productivo atendiendo a la dotación de agua o el reparto del agua disponible a lo largo de la estación de crecimiento minimizando el impacto. Para ello es importante tener en cuenta como se ve reducida la producción cuando los requisitos hídricos del cultivo no se garantizan y el reparto de la dotación de agua en las épocas más sensibles afectan a la producción final. En las épocas más sensibles del olivo hay que establecer dos aspectos por separado. El primero aspecto es la importancia que tiene la sensibilidad del olivo a estrés hídrico en esas etapas concretas del desarrollo. El segundo aspecto a tener en cuenta es la variación de la eficiencia de la traspiración en dichas épocas. Se pretende pues, establecer un equilibrio entre el nivel umbral por debajo del cual el cultivo sufre estrés hídrico y la reducción de la producción (Barranco et al., 2017). Las etapas de desarrollo más sensibles a estrés hídrico son floración, cuajado y acumulación de aceites. Así pues, se establece que el periodo donde el déficit hídrico tiene menor influencia en la producción es en la época estival ya que los valores de la eficiencia de traspiración son mayores que en épocas invernales (De la Rosa et al., 2000). Es importante tener en cuenta que lo primero que limita el estrés hídrico es el crecimiento, por tanto, da lugar a arboles de menor tamaño. El crecimiento vegetativo es una de las etapas más sensibles al estrés hídrico debido a que la disponibilidad de agua presente para el cultivo determina el grado de crecimiento. Como resultado disminuye el crecimiento de los brotes y el número de flores del año siguiente (Barranco et al., 2017). En el desarrollo de las yemas florales y de la inflorescencia se produce generalmente desde febrero a abril. El estrés hídrico durante esta etapa tiene como efecto la reducción del número de flores por inflorescencia y el número de inflorescencias (Rapoport et al., 2012, 2011). También aumenta el aborto pistilar dando lugar a flores incompletas y disminuyendo los óvulos viables afectando así a la producción final del olivo. (Rapoport et al., 2012). El estrés hídrico durante esta época es muy crítico y sensible ya que produce flores imperfectas, por consiguiente, se debe controlar durante la formación de la inflorescencia para que este no sea un factor limitante en la producción final con el fin de conseguir el menor número de flores imperfectas. El déficit hídrico aplicado en prefloración, floración y durante la formación del fruto reduce notablemente la producción y el rendimiento del fruto, acumulándose anualmente (Antuñez B et al., 2012; Pierantozzi et al., 2013). Durante la floración, un aumento del estrés hídrico genera una deshidratación de la fertilidad floral debido a la desecación del tejido reproductor (Rapoport et al., 2012). Una vez realizada la floración se produce el cuajado de los frutos. Esta etapa está muy condicionada por la hidratación de los tejidos ya que si el olivo está sometido a estrés hídrico puede aumentar la caída de frutos. 32 Superado el cuajado del fruto el estrés hídrico en los procesos posteriores del desarrollo del fruto da lugar a frutos más pequeños debido a la disminución del número de células por fruto. Además si esto continua hasta la recolección genera frutos de menor tamaño debido a que se produce una disminución de la expansión celular y como consecuencia un menor contenido de aceites por frutos (Antunez B et al., 2012; Barranco et al., 2017; Beede y Goldhamer, 1994). El estrés hídrico afecta el crecimiento del fruto afectando al tamaño de las células del mesocarpo aunque sin disminuir en su número (Rapoport et al., 2019). Por tanto, ante escasez de agua y buscando una optimización de esta, así como del gasto energético al cultivo se le reducirá el riego durante las etapas de verano que son menos sensible que en las etapas de primavera y otoño, aunque no se ha estudiado aún si el estrés hídrico provocado tiene un efecto sobre la calidad floral del año siguiente, afectado así a la producción de las próximas campañas. 33 2 MATERIALES Y MÉTODOS. 2.1 Localización de la finca. La finca en la que se realiza el estudio recibe el nombre de “Guzmendo” y está situada en el término municipal de Espejo (37º 41' 13.42" N, 4º 36' 59.28" W), provincia de Córdoba, en la comunidad autónoma de Andalucía, al sur de España. Esta finca consta de una plantación de olivos de la variedad “Picual”. (Plano 1 Localización de la finca) 2.2 Climatología y edafología. Las características climáticas de la zona en la que se encuentra situada la parcela son propias del clima mediterráneo continental con influencia atlántica. La característica principal de la zona de Córdoba es que al encontrarse en una zona de baja altitud los inviernos no son muy fríos y raramente presentan heladas. Sin embargo, los veranos son muy calurosos con noches con notables descensos de temperaturas. Las temperaturas medias anuales de los años en que se realizaron los estudios estaban en 18.6 ºC, con una temperatura máxima media anual en 25.5 ºC y una temperatura mínima media anual de 12 ºC. En cuanto a las precipitaciones, estas son escasas no llegando a superar los 450 mm al año, con un total de días de lluvia en torno a los 90 días (AEMET, 2020). Gráfica 4: Climograma del municipio de Espejo, Córdoba durante el año 2012. (Fuente AEMET 2021). En cuanto a la edafología del terreno, son suelos calcáreos y profundos ocasionalmente limitados con perfiles diferenciados. Su uso principal es el cultivo de especies herbáceas y principalmente cultivos permanentes de especies arbóreas en secano y regadío. El suelo de la finca tenía una profundidad adecuada para el desarrollo de la plantación. Además, se determinó la capacidad de retención de agua que tenía el suelo siendo adecuada. Los árboles en la finca están distribuidos a un marco real de 8 x 8 m, con una densidad de plantación de 160 árboles por hectárea. 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 100 120 Te m p er at u ra s (° C ) P re ci p it ac io n es ( m m ) Precipitación mensual/anual media (mm) Temperatura media mensual/anual (°C) 34 El manejo del suelo de la finca se hizo conforme al labores tradicionales de la zona con pases de labor cada vez que había cierta cantidad de malas hierbas presentes. Los tratamientos fitosanitarios aplicados fueron los oportunos atendiendo las necesidades. 2.3 Descripción diseño experimental. Elensayo de riego se inició en 2011. En 2012 se continuó con el ensayo de riego y se estudió la calidad de la floración. Antes de iniciarse el ensayo de riego los olivos se encontraban en secano. En el ensayo se plantearon tres estrategias de riego aplicadas desde el 15 de marzo al 31 de octubre: - Secano (S), los árboles bajo este tratamiento no recibieron ninguna dotación de agua durante la duración de los tratamientos. - Riego deficitario 75 mm (RD75), aplicando 750 m3/ha año, distribuidos en tres periodos críticos, antes de la floración (300 m3/ha), verano (100 m3/ha) y finalmente durante la acumulación de aceite (350 m3/ha). - Riego deficitario 150mm (RD150), aplicando 1500 m3/ha año distribuidos uniformemente durante dicho periodo. 2.4 Muestreo. El diseño experimental se configuro con los tres tratamientos enunciados anteriormente distribuidos en bloques al azar y cuatro repeticiones. (Plano 2: Diseño experimental) En cada parcela se utilizaron cuatro arboles de control rodeados de una línea guarda que recibió el mismo tratamiento. 2.4.1 Potencial hídrico. Para determinar la influencia del estrés hídrico que provocaron los tratamientos del ensayo se realizaron mediciones de los potenciales hídricos. Se determinaron antes del amanecer o “Predawn”. Esta medido nos indica la máxima hidratación que tiene la planta en relación con la humedad del suelo, ya que esta se rehidrata durante la noche cuando los estomas se encuentran cerrados debido a la falta de luz. También se determinó al mediodía solar, que es cuando la planta se encuentra sometida a la máxima demanda evaporativa y alcanza los menores valores de potencial hídrico. Para ello se tomaron mediciones durante todo el desarrollo de la flor, desde finales de febrero correspondiente al comienzo del crecimiento de la inflorescencia hasta finales de mayo cuando se produce el cuajado de los frutos. 2.4.2 Muestras histológicas. Para el ensayo de la influencia del estrés hídrico en la productividad potencial del olivo se cogieron muestras de determinados árboles que sirvieron como representativos de cada tratamiento, cuatro arboles de secano, tres de riego RD75 y uno del RD150. Se utilizaron este limitado número de árboles debido a la cantidad de trabajo que conlleva la preparación de las muestras histológicas. La toma de muestras se realizó durante la plena floración del cultivo. Se muestrearon 50 inflorescencias por árbol situadas en la zona central de los ramos fructíferos de cada árbol alrededor de la copa. Se eligió una inflorescencia de cada ramo fructífero. De cada inflorescencia se evaluaron los parámetros morfológicos de la misma anotando la longitud total de la inflorescencia, la longitud del pedúnculo, número de flores presentes por inflorescencia y el número de flores perfectas por inflorescencia. 35 Ilustración 19: Fotografía inflorescencia en antesis, apta para la toma de muestras (Fuente: Viveros Criado, Córdoba). En las inflorescencias se seleccionaron flores perfectas en estado de antesis (Ilustración 19). En este estado tanto el ovario como los óvulos se encuentran plenamente formados, a la espera de que se produzca la polinización y fertilización. Al analizar las flores se observó que visualmente se podía formar dos grupos claramente diferenciados por el tamaño del ovario, lo que se denominaron flores pequeñas y flores grandes. De cada tipo de flor se estudiaron histológicamente 20 muestras. Tabla 1: Número de pistilos muestreados por tratamiento y tamaño de flor. Tratamiento Nº pistilos para histología Grandes Pequeños S 20 20 RD75 20 20 RD150 20 20 2.5 Preparación de muestras histologías. Posteriormente en laboratorio se procedió a la preparación de las muestras histológicas, en el mínimo tiempo posible para asegurar la correcta conservación y evitar la muerte celular limitando la alteración de las muestras. Las muestras obtenidas en campo se conservaron a una temperatura adecuada y humedad relativa alta para su correcta conservación hasta la manipulación en el laboratorio. 36 Una vez en laboratorio las muestras de las inflorescencias se fijaron en FAE, mezcla compuesta por formaldehído, ácido acético, etanol al 95% y agua destilada en una proporción en volumen de 10:5:50:35 (Sass, 1958). Las muestras se almacenaron en cámara frigorífica a 5ºC hasta su procesamiento. Tabla 2: Composición de la solución fijadora para 100 mL de FAE (Sass, 1958). Componentes Volumen (mL) EtOH 95% 50 Agua destilada 35 Formaldehído al 37-40% 10 Ácido glacial acético 5 El primer paso del estudio histológico es la inclusión en parafina. Para ello progresivamente se sustituirá el alcohol introducido en las muestras por la parafina. A continuación, las muestras que se encuentran conservadas en parafina se procederán a la fijación y orientación de la muestra. Cuando la muestra está estable en la parafina se procederá a su corte en el microtomo transversalmente para la visualización correcta de las partes deseadas. Posteriormente los cortes obtenidos por el microtomo se colocarán sobre un portaobjetos para ser teñidos con azul de toluidina (Ilustración 20). Ilustración 20: Cortes realizados con el microtomo de una muestra ya colocada sobre el portaobjetos para su posterior tinción. Una vez secos los portaobjetos con las muestras, se realizó la tinción con una solución de Azul de Toluidina al 0.05% durante 20 minutos, método propuesto por Sakai (1973). Trascurrido ese tiempo se dio un baño al agua a los portaobjetos, dejándolos secar a temperatura ambiente. Para la eliminación de la parafina de los cortes, dándose dos baños de Citrosol de cinco minutos cada uno. 37 Ilustración 21: Realización de baños en Citrosol posterior a la tinción con azul de toluidina. Una vez eliminada la parafina, se sumergieron en Citrosol (Ilustración 21) hasta la colocación de cada cubreobjeto con el fin de limitar la desecación de los cortes desprovistos de parafina. Finalmente, se procedió a la colocación de los portaobjetos, para ello primero se escurrió la mayor cantidad de líquido en exceso del Citrisol añadiendo el adhesivo Eukitt sobre los cortes con cuidado para evitar la formación de burbujas. Por último, se elimina el exceso de adhesivo y se deja secar en una placa calefactora a unos 40 ºC durante al menos tres días (Ilustración 22). Ilustración 22: Secado de las muestras una vez terminado el proceso de conservación. Concluida la preparación de las muestras se etiquetaron correctamente y se guardaron hasta su análisis. 38 Tabla 3: Código de identificación según el tratamiento aplicado al árbol. Tratamiento de riego Código de identificación de las muestras S B1-3C S B4-6N S B2-15F S B3-7K RD75 B3-14K RD75 B1-15C RD75 B2-6F RD150 B3-3J 2.6 Análisis de imágenes de las muestras. Una vez preparadas las muestras, en cada muestra de ovario se determinaron los cortes de mayor sección de forma visual. En estos y en los adyacentes. (Ilustración 23) se realizaron las determinaciones de área, es decir se procedió a determinar el área del ovario, dentro de la misma, la correspondiente al tejido que dará lugar al mesocarpo y la que dará lugar al endocarpo. También se determinaron el número de óvulos viables por ovario. Ilustración 23: Portaobjetos muestra B2-15F-Gr-1, señalados con un punto azul debajo de los cortes de los ovarios de mayor sección. Para ello se realizó la toma de imágenes mediante del microscopio óptico Olympus vanox-T provisto de una cámara digital conectada a un ordenador (Ilustración 24). Ilustración 24: Microscopio Olympus vanox-T (Fuente: Lauritz.com) 39 Las imágenes se almacenaron para su posterior análisis. Para ello se utilizó ImageJ que es un programa de procesamiento de imágenes diseñado para imágenes científicas, gratuito y de código abierto. El programa se calibrócon ayuda de un portaobjetos con rejilla graduada en 0.01 mm (Ilustración 25) Ilustración 25: Calibración mediante portaobjetos con rejilla milimétrica del microscopio Olympus vanox-T Ilustración 26: Imágenes tomadas de la muestra B2-15F-Gr-1, para posterior análisis de imágenes. Las siguientes imágenes corresponden a B2-15F-Gr-1c-3, B2-15F-Gr-1c, B2-15F-Gr-1c+3 respectivamente. Como se ha dicho previamente, en cada muestra se determinó el corte transversal y los adyacentes. En estos cortes se midió el área transversal del ovario de la flor (Ilustración 27) y el área del tejido que producirá el endocarpo (Ilustración 28), esta diferencia está marcada por los haces vasculares presentes en el ovario. 40 Ilustración 27: Selección del área del ovario de la muestra B2-15F-Gr-1c, con el programa de análisis de imágenes ImageJ. Ilustración 28: Selección de área del endocarpo de la muestra B2-15F-Gr-1c, mediante el programa de análisis de imágenes ImageJ. Para establecer el número de ovarios viables de cada muestra se observaron los óvulos en toda la sucesión de cortes trasversales (Ilustración 29), visualizando la estructura completa de ovulo. 41 Ilustración 29: Sucesión de cortes de la muestra B2-15F-Gr-1, para determinar el número de ovarios viables presentes. Ilustración 30: Esquema de la calidad del ovario respecto al número de óvulos presentes en la flor. De acuerdo con al número de óvulos viables que presente el ovario estos se clasifican en alta calidad potencial cuando presentan entre tres y cuatro óvulos viables (Ilustración 31) y baja calidad cuando presentan entre uno y dos óvulos viables (Ilustración 32). Ilustración 31: Muestras B4-6N-Gr-3c-3 y B4-6N -Gr-11c+3. En la imagen de la izquierda se observa la presencia de 3 óvulos viables y en la imagen de la derecha 4 óvulos viables. 42 Ilustración 32: Muestras B1-15C-Gr-13c+3 y B3-7K-Gr-11c-3. En la imagen de la izquierda se observa la presencia de 2 óvulos viables y en la imagen de la derecha 1 óvulos viables. 43 3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 3.1 Características meteorológicas. Las condiciones meteorológicas se ajustaron a las medias de la zona, con escasas precipitaciones, concentradas en otoño-primavera y altas temperaturas en verano con temperaturas máximas a 40 ºC mínimas muy suaves casi sin alcanzar temperaturas negativas (Gráfico 5). Gráfica 5: Distribución de las de temperaturas máximas, mínimas y medias de la localización de la finca a estudio. Además de las precipitaciones registradas en la finca durante el estudio (fuente AEMET). 3.2 Estado hídrico. Para el estudio debemos tener en cuenta la situación previa del cultivo, el estado hídrico de la plantación en años anteriores al estudio es impórtate en los resultados obtenidos. Plantaciones sometidas a estrés hídrico severo tienen mayores dificultades para adaptarse a situaciones hídricas más favorables. Para establecer el déficit hídrico presente en la plantación nos basaremos en los potenciales hídricos. Se observa que, durante la toma de datos se produjeron lluvias (gráfico 5) que afectaron a los potenciales hídricos al que estuvieron expuestos los árboles. (gráfico 6) -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Tem p eratu ras (⸰C ) P re ci p it ac io n es ( m m /d ía ) Precipitaciones (mm/día) Temperatura media (°C) Temperatura máxima (°C) Temperatura mínima (°C) 44 Gráfica 6:Potenciales hídricos medidos antes del amanecer “predawn” y al medio día solar de los tres tratamientos a estudio. Se puede observar en la gráfica anterior la evolución de los potenciales hídricos en los tres tratamientos. Durante los meses de primavera, los árboles de los tres tratamientos se encuentran sometidos a distinto grado de estrés hídrico respecto a los potenciales medidos a mediodía. Sin embargo, los potenciales hídricos medidos antes del amanecer “predawn” no muestran estas diferencias posiblemente debido a la diferencia de demanda evaporativa en la que se encontraban los árboles en cada medida. Las altas precipitaciones al inicio de mayo consiguieron que los tres tratamientos igualaran sus potenciales. Las cantidades de riego aportadas en el tratamiento RD75 no fueron suficientes para que este mostrara un estado hídrico diferente del S, seguramente a que es una dotación muy escasa para el tamaño de los árboles. 3.3 Estudio de la producción. El correcto desarrollo de la inflorescencia y la calidad de está condicionado por las condiciones hídricas en las que se encuentre el árbol durante esta etapa. La producción está determinada por el número de flores, la calidad de la flor y la capacidad de formar frutos. Por eso es importante tener en cuenta que no solo hace falta un gran número de flores sino una adecuada viabilidad de estas. La disminución de los carbohidratos y reservas acumulados en los años anteriores tiene influencia en la producción del año siguiente ya que la yema parte de limitaciones en la reserva de carbohidratos. 45 Gráfica 7: Relación de la carga del año anterior en la calidad de la producción en arboles de secano (S) Árboles con limitaciones, como son los de secano, además del estrés hídrico la calidad floral se ve afectada por la carga del año anterior (gráfico 7). La demanda de la carga en las reservas de carbohidratos tiene por tanto un efecto sobre la calidad floral del año siguiente, al menos en árboles con limitaciones en la producción de carbohidratos como son los árboles de secano. El efecto sumidero de carbohidratos de la producción da lugar a un menor crecimiento vegetativo y una disminución de la inducción floral lo que da lugar a la conocida vecería en la producción del olivo. Este factor puede ser el que ocasione la variación de producción en los tratamientos RD75 y RD150 en las dos campañas estudiadas. En el siguiente gráfico se observa como la producción de una campaña condiciona la siguiente. La producción de 2011 afecta a la floración que se producirá en 2012, condicionando la productividad de ese año. 46 Gráfica 8: Rendimineto(kg/árbol) de cada tratamiento de riego aplicado, durante las campañas de 2011 y 2012, y el promedio de ambas. En el gráfico anterior se observa que entre las dos campañas en el tratamiento de S no hay grandes diferencias. Sin embargo, entre los dos tratamientos de RD75 y RD150 se observa que en ambos la diferencia de producción de una campaña a la otra es importante. La producción de RD150 es significativamente mayor que de los dos otros tratamientos. El tratamiento de RD75 no presenta diferencias respecto al tratamiento S, esto es un claro ejemplo de que la aplicación de riego con RD75 no genera mayores producciones aplicando mayores dotaciones de riego, frente al tratamiento S. 3.4 Estudio de la inflorescencia y el ovario. La flor del olivo está perfectamente adaptada al clima mediterráneo siendo una especie bastante rústica. No obstante, para el correcto desarrollo de las flores deben darse unas condiciones adecuadas. Condiciones climáticas adversas como variaciones en la temperatura, vientos fuertes o variaciones en la humedad tanto ambiental como morfológica hacen que el desarrollo del pistilo no sea adecuado. El proceso de formación de la flor del olivo es largo abarcando desde la creación de la inflorescencia hasta la abertura completa de la flor. Como ya sabemos es muy importante la situación hídrica de la planta en los momentos del desarrollo de la inflorescencia ya que nos condicionara el número de flores. Durante el desarrollo de la inflorescencia es importante controlar el estrés hídrico al que se ve sometido el olivo para no condicionar la formación de las futuras flores. En la siguiente tabla se exponen los valores obtenidos de los muestreos realizados en cuanto a las características de las
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