Water scarcity management and agricultural production (What we can do to produce more with less water)

Crop seasonal sensitivity to water stress is concerned with how to control water stress levels to optimise yield or profitability. It deals with when we can reduce irrigation and impose moderate water deficits without affecting our target, and when we can apply water to avoid too much stress.

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Projecte presentat a Racons Públics - FAD 2013

Evolució, justificacions i propostes de la gran obra hidràulica a les conques de la Muga i del Fluvià (1850-1980). La irrigació com a protagonista

Als darrers 150 anys, les grans infraestructures hidràuliques, per acció o per omissió, han jugat un paper destacat però força desconegut a les conques hidrogràfiques gironines de la Muga i del Fluvià. Així, s’efectua, a continuació, una reconstrucció retrospectiva i comparada de les propostes de gran obra hidràulica (embassaments, canals complementaris...) que, en aquest període, han estat ideades i en el seu cas executades, a ambdues conques. S’atorgarà una atenció especial a les justificacions, finalitats, discursos i agents socials que han inspirat la seva concepció i les causes que han conduït al seu èxit o al seu fracàs. Tot plegat es contextualitza dins dels plans, les polítiques i la legislació hidràulica estatals. Aquí s’afegirà la influència del proper riu Ter, a partir de la dècada de 1950-59, des del moment en què es decideix l’abastament parcial amb els seus cabals a Barcelona i a la seva zona d’influència

Antecedentes de los grandes proyectos de irrigación en el llanto del Alto Ampurdán. La opción fracasada de los grandes regadíos catalanes del siglo XIX

Durante el siglo XIX se ejecutan en Catalunya proyectos de grandes regadíos en las tierras con mejores aptitudes para ello, como son las de la Depresión Central leridana, las del delta del Ebro o las del Bajo Llobregat. La excepción será la llanura del Ampurdán, concretamente, su mitad norte. No obstante, la profusión de intentos es elevada, aunque ninguno dará resultados prácticos hasta los años 60 del siglo XX. Esto ha reforzado su desconocimiento y, mediante el artículo, se quiere paliar este déficit. En primer lugar, se repasan algunos de los viajeros y eruditos que, entre los siglos XVII y XIX, facilitaron datos sobre los riegos existentes y algunas propuestas para mejorarlos. A continuación se analizarán los tres intentos más significativos para ampliarlos durante la segunda mitad del XIX. Se abordarán sus objetivos, sus peculiaridades, sus promotores, los discursos que los justificaron y los motivos de su fracaso

Effects of nitrogen supply on wheat and on soil nitrate

Field experiments were conducted at two locations during two growing seasons in the Ebro Valley (Spain), to evaluate the effects of N fertilization on yield and quality of Mediterranean-type wheat in irrigated conditions. Seven N treatments and a control were investigated. The average grain yields ranged from 2117 to 5551 kg ha-1 depending on the year and location. Grain protein ranged from 14.25 to 16.9%, and other quality parameters such as the dough strength (W) also varied with year and location, confirming the suitability of Mediterranean-type wheat and the climate for the production of good bread-making quality wheat. However, grain yields are normally low and both yields and quality can be greatly affected by the variability of this type of climate, even under irrigation. Under these conditions, grain yield increases were mainly due to an increase in the number of grains per m2 without a reduction in the N content per spike, suggesting that N in the grain was not source-limited, possibly due to the lower grain yields and relatively high soil nitrate concentrations. In soils with lower initial soil NO-3N contents, better grain yields could be achieved by applying a N fertilizer rate of about 100 kg N ha-1, whereas in soils with high initial NO-3N contents, no N or a maximum rate of 50 kg N ha-1 is needed to obtain a good grain quality, showing the possibility of producing high-quality wheat with a low amount of N fertilizer and thus increasing the sustainability of the cropping system.

Grain yield, carbon isotope discrimination and mineral content in mature kernels of barley under irrigated and rainfed conditions

The relationship between yield, carbon isotope discrimination and ash content in mature kernels was examined for a set of 13 barley (Hordeum vulgare) cultivars. Plants were grown under rainfed and well-irrigated conditions in a Mediterranean area. Water deficit caused a decrease in both grain yield and carbon isotope discrimination (Δ). The yield was positively related to Δ and negatively related to ash content, across genotypes within each treatment. However, whereas the correlation between yield and Δ was higher for the set of genotypes under well-irrigated (r=0.70, P<0.01) than under rainfed (r=0.42) conditions, the opposite occurred when yield and ash content were related, ie r=-0.38 under well-irrigated and r=-0.73, (P<0.01) under rainfed conditions. Carbon isotope discrimination and ash content together account for almost 60% of the variation in yield, in both conditions. There was no significant relationship (r=-0.15) between carbon isotope discrimination and ash content in well-irrigated plants, whereas in rainfed plants, this relationship, although significant (r=-0.54, P< 0.05), was weakly negative. The concentration of several mineral elements was measured in the same kernels. The mineral that correlated best with ash content, yield and A, was K. For yield and Δ, although the relationship with K followed the same pattern as the relationhip with ash content, the correlation coefficients were lower. Thus, mineral accumulation in mature kernels seems to be independent of transpiration efficiency. In fact, filling of grains takes place through the phloem pathway. The ash content in kernels is proposed as a complementary criterion, in addition to kernel Δ, to assess genotype differences in barley grain yield under rainfed conditions.

Cultivation of black truffle to promote reforestation and land-use stability

Cultivation of black truffle, Tuber melanosporum Vitt., has become an important agricultural alternative in rural Mediterranean regions due to its success in relatively harsh conditions, its high market value and diminishing production in natural areas. In addition, truffle cultivation requires relatively low agricultural inputs, promotes reforestation and economic restoration of rural lands and land-use stability. However, there remain major issues regarding the management practices to ensure successful black truffle production. We therefore conducted an experiment to evaluate 3 levels of irrigation based on monthly water deficit and the effects of currently applied weed control systems and fertilization. Treatment effects were evaluated by examining the mycorrhizal status of out-planted 1-yr-old Quercus ilex L. seedlings and seedling growth parameters after 18 months in 3 distinct experimental truffle plantations located in the foothills of the Spanish Pyrenees. We found that replacing one-half of the water deficit of the driest month (moderate irrigation) promoted the proliferation of T. melanosporum mycorrhizae, while high irrigation reduced fine root production and truffle mycorrhizae. Glyphosate weed control improved seedling survival by up to 16% over control seedlings without jeopardizing truffle mycorrhizae in the first year. Fertilization did not improve seedling growth or influence its mycorrhizal status. We describe the persistent relationship between this ectomycorrhizal fungus and Q. ilex by quantifying old and new mycorrhizae and we discuss the ecological implications of the symbiosis.

Genetic variation for carbon isotope composition in Juglans regia L.: relationships with growth, phenology and climate of origin

Among the traits of breeding interest for the common walnut tree Juglans regia L., characteristics such as timing of budbreak and leaf fall, water-use efficiency and growth performance are regarded as being of utmost relevance in Mediterranean conditions. The authors evaluated intraspecific variation in $\delta$13C (carbon isotope composition, surrogate of intrinsic water-use efficiency, WUE$_{\rm i}$) for 22 J. regia families grown in a progeny test under supplementary irrigation, and investigated whether such variation correlated with climatic indicators of native habitats. The genetic relationships between $\delta$13C, growth and phenology were also assessed during two consecutive years. Overall, the most water-use-efficient families (i.e. with higher $\delta$13C), which originated mainly from drought-prone provenance regions which have a high vapour pressure deficit and low rainfall, exhibited less height growth and smaller DBH. Using a stepwise regression procedure, $\delta$13C was included as the main explanatory variable of genotypic variation in growth traits, together with growing season duration (for DBH in both years) and flushing (for height in 2007). It was concluded that WUE$_{\rm i}$ is largely unconnected to phenology effects in the explanation of growth performance for J. regia, therefore suggesting the opportunity of simultaneously selecting for low WUE$_{\rm i}$ and extended growing period to maximise productivity in non-water-limited environments.

Cartografia detallada de sòls en àrees de regadiu de Catalunya

La superfície regada a Catalunya és d'unes 260.00 ha. aproximadament, la qual constitueix el 26 % de l'àrea conreada i el 8 % de l'àrea total; tot i així, en l'àrea regada es produeix, aproximadament, el 68 % del producte final agrari. El pes econòmic de l'àrea regada, la facilitat més gran per introduir noves tecnologies amb una rendibilitat superior i la necessitat que tenen les mateixes tecnologies de disposar d'una informació de base van fer aconsellable iniciar les tasques de cartografia de sòls del Departament d'Agricultura, Ramaderia i Pesca (DARP) en les àrees indicades. La naturalesa del problema plantejat, consistent bàsicament en l'aplicació de tecnologia agrícola (programació de regs, utilització de l'aigua de reg sota condicions de salinitat-sodicitat, plans de fertilització, reg de sòls guixencs, i selecció de sòls segons l'aptitud per als cultius, etc.), i també la grandària de les explotacions i parcel·les, obliguen a disposar d'una acurada informació quantitativa i a plantejar una cartografia de sòls detallada. En aquest treball s'exposen els estudis realitzats fins ara sobre cartografia de sòls i les aplicacions que s'han efectuat o que es preveu que s'efectuaran en un termini curt. Es comenta la problemàtica sorgida en el transcurs de la realització d'aquests treballs cartogràfics, es revisen les aplicacions dutes a terme i les dificultats que s'han trobat en la transmissió i la transferència de la informació generada al sector agrari en general i als tècnics de l'Administració.

Presència i distribució espacial de concentracions anormals d'ió nitrat a les aigües subterrànies dels aqüífers del Baix Fluvià (Alt Empordà)

Presentem una caracterització de la distribució espacial de la contaminació per nitrats en els aqüífers de la plana del baix Fluvià. En concret, els valors de concentració més elevats s’han observat a l’aqüífer superficial, on sobrepassen, amb escreix, els límits de potabilitat aconsellats pel RD 1138/1990. L’àrea més afectada ocupa part dels termes municipals de Vilamacolum i Torroella de Fluvià, en els quals hi predominen concentracions que oscil·len entre 50 i 200 mg × L–1. Els focus de contaminació són de tipus puntual i difús. Documentada la presència anormal de nitrats en aquest aqüífer, es planteja el correcte maneig agrícola, en vistes a una doble finalitat: d’una banda, contribuir a la planificació d’unes bones pràctiques agrícoles tenint en compte la relació entre volums de reg i aportacions de nitrogen; d’altra banda, preveure una progressiva recuperació de la qualitat de l’aqüífer, a partir de l’ús de tecnologies que integrin la ubicació d’unes zones favorables on es pugui maximitzar l’extracció del recurs contaminat, i la ubicació d’uns sòls aptes per a l’aplicació d’aquest recurs, amb uns criteris agronòmics coherents.

¿Turnos o demanda? En el proyecto de redes de distribución de riego a presión

Actualmente vuelve a ser viable la organización mediante turnos de redes de distribución de riego a presión gracias al desarrollo de sistemas de automáticos de telegestión. La organización por turnos supone una disminución de los caudales en la red y el consiguiente ahorro económico. En la comunicación se presentan diversas expresiones sencillas para calcular la disminución relativa de caudales conseguida mediante la organización por turnos respecto a la demanda. Dicha disminución depende del número de hidrantes abastecidos por un tramo y de la probabilidad de que los hidrantes estén abiertos. Se ha contrastado los resultados de las expresiones propuestas con datos de proyecto y se consiguen buenos ajustes. El ahorro económico obtenido con la organización por turnos respecto a la demanda se puede estimar entre un 26 y un 49 % el ahorro medio de caudales.

Variabilidad espacial del arroz como cultivo indicador de salinidad en regadíos del valle del Ebro a partir de series temporales en imágenes Landsat TM

El presente trabajo pretende la caracterización de la distribución espacial típica del cultivo de arroz en regadíos del valle del Ebro, donde la presencia del cultivo está ligada a la existencia de suelos salino-sódicos. Esta caracterización ha de permitir identificar las áreas donde es típica la presencia del cultivo año tras año y las áreas donde es frecuente su fluctuación debido tanto a condiciones variables de salinidad del suelo como a variabilidad en las condiciones de mercado. Para ello se ha recurrido al análisis de una serie temporal de mapas de cultivos (7 años) derivados de la clasificación supervisada de imágenes Landsat TM. La determinación de las áreas típicas y de fluctuación del cultivo de arroz se hace entonces a partir del análisis estadístico de clases, y mediante superposición espacial de coberturas en un entorno SIG-Raster.

Parametrización de kB-1 para estimar el flujo de calor sensible con imágenes AVHRR

La necesidad de evaluar la evapotranspiración a escala regional para la gestión de regadíos ha hecho que sean innumerables los intentos por aplicar imágenes AVHRR-NOAA en la determinación el flujo de calor sensible. La principal limitación de estos métodos es la estimación de la resistencia aerodinámica. El parámetro crítico en la expresión de la resistencia aerodinámica es kB-1. La parametrización de kB-1 ha sido infructuosa a escala regional por no disponer hasta ahora de medidas de flujo de calor sensible a escala del píxel AVHRR en superficies heterogéneas y durante toda una temporada de riegos. Para resolver esta medida de flujo se ha desarrollado el cintilómetro. En la primera parte de este trabajo se estudia la representatividad espacial de las medidas del cintilómetro. El núcleo de esta aportación consiste en la correlación entre el parámetro kB-1, el NDVI y la altura solar. Los buenos resultados obtenidos (r2=0.81) ofrecen una nueva metodología para determinar el flujo de calor sensible. La estimación de kB-1, las imágenes AVHRR y los datos meteorológicos permiten calcular el flujo de calor sensible durante toda la temporada de riegos con errores inferiores al 20%.

Indicadores de la gestión del agua en los canales de Urgell (Lleida)

En este trabajo se presentan los resultados de una serie de indicacores de la gestión del agua en área regada por los canales del Urgell (Lleida), en el ámbito de la cuenca del río Corb de 36350 ha. De la recopilación de 33 evaluaciones de riego al nivel de parcela se observa que en los suelos asentados sobre gravas se da una muy baja eficiencia de aplicación (EA), del 32% de media, mientras que en los suelos sobre lutitas es del 80% de media; pudiéndose dar como cifra promedio de la zona un 43%.