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[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. El cambio climático hará que la temperatura de la Tierra aumente 2,2 ◦C de aquí a 2040. Se prevé que este aumento de la temperatura del aire vaya acompañado de una reducción de las precipitaciones, lo que aumentará la intensidad y la frecuencia de los episodios de sequía. Paralelamente, la población mundial es más de tres veces mayor que a mediados del siglo XX y seguirá aumentando en los próximos años, lo que incrementará la demanda de agua para la producción de alimentos. En la actualidad, la producción mundial de alimentos mediante regadío representa más del 40 % del total y sólo utiliza alrededor del 20 % de la superficie destinada a este fin. Los cítricos son una de las principales especies cultivadas en todo el mundo, repartidas en más de 140 países. Esta especie depende del riego y tiene una demanda de agua media-alta. Para hacer frente a la sequía, la agricultura de regadío se ve obligada a realizar los máximos esfuerzos para mejorar la eficiencia en el uso del agua. En este contexto, la presente tesis doctoral tiene como objetivo evaluar la sostenibilidad del riego de precisión de cultivos de cítricos (pomelo y lima), con especial atención al estudio de la evapotranspiración del cultivo (ETc) y al uso de indicadores del estado hídrico de suelo y planta. Para alcanzar estos objetivos se han llevado a cabo varios experimentos (Artículos del I al IV). Un buen conocimiento de la ETc es necesario para decidir "cuándo" regar y "cuánta" agua aplicar. En el Artículo I, se calculó la ETc de limeros jóvenes por el método del balance hídrico del suelo utilizando lisímetros de pesada. A lo largo del ciclo de cultivo, la ETc fue más alta en Julio (2,56 L planta-1día-1), debido al elevado consumo de agua durante la última fase de crecimiento del fruto. Cuando los cambios en la biomasa de la lima fueron insignificantes, las variaciones en el peso de las macetas servían para validar la ETc calculada por el método del balance hídrico (r2=0,92***). En este artículo, se propone un prototipo de lisímetro de pesada escalable, sencillo y robusto, para árboles jóvenes cultivados en maceta, que proporciona una forma práctica y rentable de medir la ETc durante todo el año. En limeros jóvenes cultivados al aire libre y bajo malla de sombreo se midieron indicadores discretos del estado hídrico de la planta, como el potencial hídrico del tallo (Ψstem), la conductancia estomática (gs) y la fotosíntesis neta (Pn), así como indicadores continuos como la temperatura de la copa (Tc) (Artículos II y III). En el Artículo II, el sombreado incrementó un 54 y 37 % la gs y la Pn diaria acumulada, respectivamente. Además, bajo malla se incrementó el Ψstem en 0,05 MPa y se redujeron los valores de la diferencia de temperatura entre la copa y el aire (Tc-Ta) en 1,7 ◦C según los Artículos II y III. Estos hechos apuntaron un mejor comportamiento fisiológico de los limeros en condiciones de sombreado. En el Artículo III, se evaluó el efecto combinado del sistema de cultivo y el riego deficitario en los indicadores de estado hídrico del suelo y de la planta. Los resultados indicaron que cuando el estrés hídrico del suelo fue moderado, las condiciones de sombreado amortiguaron el efecto negativo sobre el estado hídrico del suelo y de la planta, permitiendo posponer el déficit hídrico. Sin embargo, cuando el estrés hídrico del suelo fue severo, se observaron valores igualmente bajos de estos indicadores tanto en campo abierto como en condiciones de sombreado. Además, se proponen dos nuevos índices basados en la Tc, que mostraron una respuesta diferente según el sistema de cultivo y el tratamiento de riego considerado. La programación del riego basada en indicadores del estado hídrico del suelo y de la planta permite ajustar la dosis de riego a las necesidades hídricas del cultivo. En esta tesis, el riego de los limeros se gestionó automáticamente, en base a valores umbrales del contenido de agua del suelo medidos en la zona radicular activa. El uso de este protocolo de riego promovió un estado hídrico óptimo de la planta, como se observó en los limeros cultivados en maceta (Artículo I) y en el suelo (Artículos II y III). En cuanto a los indicadores del estado hídrico de la planta, la medida de la Tc a distancia y en tiempo real supone una gran ventaja para la gestión del riego. En este sentido, en el Artículo III, se propusieron valores umbrales de la Tc-Ta de 2,4 y 0,8 ◦C para limeros bien regados cultivados al aire libre y bajo malla de sombreo, respectivamente. En el Artículo IV, se evaluó la robustez de varios índices basados en la Tc para estimar la gs en pomelos adultos regados con diferentes cantidades (riego completo y deficitario) y calidades de agua (trasvase y agua regenerada) de riego durante dos estados fenológicos (floración-brotación y crecimiento del fruto). Además, se comprobó la capacidad de diferentes índices térmicos para determinar la gs en diferentes intervalos de datos térmicos y en diferentes condiciones de déficit de presión de vapor (VPD) y de radiación fotosintéticamente activa (PAR). Los resultados sugirieron que los índices térmicos y la gs tenían el mayor grado de correlación cuando los datos térmicos se promediaron a 60 min, a VPD entre 0 y 3,5 kPa, y a PAR 1200 μmol m-2 s-1. En estas condiciones, los árboles con riego deficitario y los regados con agua regenerada fueron los que mostraron las mejores correlaciones entre los índices térmicos y la gs. El índice de estrés hídrico del cultivo (CWSI) y la Tc-Ta estimaron mejor la gs durante la floración-brotación, y los valores absolutos de Tc durante el estado fenológico de crecimiento del fruto, independientemente de la calidad y cantidad de agua aplicada. Esto indicó que durante floración-brotación la Tc dependía principalmente de las condiciones climáticas más que del estado hídrico de la planta, mientras que durante el período de crecimiento del fruto la Tc estaba más influenciada por factores intrínsecos de la planta (apertura estomática). En general, los índices térmicos han demostrado ser buenos indicadores del estado hídrico de la planta para una gestión precisa del riego en cítricos. [ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. In the coming years, climate change will cause the earth's temperature to rise 2.2 ◦C by 2040. This increase in air temperature is expected to be accompanied by a reduction in precipitation, which will increase the intensity and frequency of drought events. In parallel, the world’s population is more than three times larger than it was in the mid-twentieth century. It will continue increasing in the subsequent years, driving up water demand for food production. Currently, global food production from irrigation represents more than 40 % of the total and uses only about 20 % of the land area designated to this end. Citrus is one of the main species cultivated worldwide, spread in more than 140 countries. This species is irrigation-dependent, and it has a medium-high water demand. In order to cope with this water scarcity, irrigated agriculture is forced to make utmost efforts to improve water use efficiency. In this context, this thesis is aimed to assess the sustainability of precise irrigation of citrus crops (grapefruit and lime), with special attention to the study of crop evapotranspiration (ETc) and the use of soil and plant water status indicators. To achieve these objectives several experiments were carried out (Articles I to IV). A sound knowledge of ETc is necessary to decide ‘when’ to irrigate and ‘how much’ water to apply. In Article I, young lime’s ETc was calculated by soil water balance method using drainage-weighing pot-lysimeters. Along the crop cycle, ETc was the highest in July (2.56 L plant-1day-1), due to the elevated water consumption during the last fruit growth stage. When lime tree biomass changes were negligible, pot weight variations served for ETc-water balance validation (r2=0.92***). A prototype of a simple and robust scalable drainage-weighing lysimeter for young potted trees was proposed, which provided a practical and cost-effective way to measure ETc throughout the year. Discrete plant water status indicators, as stem water potential (Ψstem), stomatal conductance (gs) and net photosynthesis (Pn), as well as continuous ones like canopy temperature (Tc) were measured on lime trees grown in shaded and in open-field conditions (Articles II and III). In Article II, shading increased by 54 and 37 % daily accumulated leaf gs and Pn, respectively. Moreover, in shaded conditions Ψstem was increased by 0.05 MPa and canopy to air temperature difference (Tc-Ta) values were reduced by 1.7 ◦C according to Articles II and III. These facts pointed to a better physiological performance of lime trees under shading conditions. In Article III, the combined effect of cropping system and deficit irrigation on soil and plant water status indicators was evaluated. The results indicated that when soil water stress was moderate, shading conditions cushioned the negative effect on soil and plant water status, allowing to postpone water deficits. However, when soil water stress was severe, similar low values of these indicators were observed in open-field and in shaded conditions. Additionally, two new thermal-based indices were proposed, which showed a different response by cropping system-irrigation treatment considered. Irrigation scheduling based on soil and plant water status indicators allows adjusting the irrigation dose to crop water needs. In this thesis, irrigation of lime trees was automatically managed, based on soil water content threshold values measured in the active root zone. This irrigation protocol promoted an optimal plant water status, as proved in pot grown (Article I), and in field grown (Articles II y III) lime trees. Regarding plant water status indicators, remote and real-time Tc measurement supposes a great advantage for irrigation management purposes. In this sense, in Article III, Tc-Ta threshold values of 2.4 and 0.8 ◦C were proposed for full irrigated lime trees in open-field and shaded conditions, respectively. In Article IV, the robustness of several thermal-based indices to estimate gs for different irrigation strategies (full and deficit irrigation), water sources (transfer and reclaimed water) and phenological stages (flowering-sprouting and fruit growth) in grapefruit trees were evaluated. In addition, the ability of thermal indices to determine gs at different averaged thermal data intervals, vapour pressure deficit (VPD) and photosynthetically active radiation (PAR) conditions, was tested. The results suggested that thermal indices and gs had the highest degree of correlation at 60 min thermal average data, VPD between 0 and 3.5 kPa and PAR 1200 μmol m-2 s-1. In these conditions, trees under deficit irrigation and those irrigated with reclaimed water showed the best thermal indices-gs correlations. Crop water stress index (CWSI) and Tc-Ta estimated gs better during flowering-sprouting (FS), and Tc during fruit growth (FG), independently of quality of the irrigation source and the amount of water applied. This fact indicated that in FS stage Tc depended mainly on climatic conditions rather than on plant water status, whereas in FG stage it was more influenced by intrinsic plant factors (stomatal opening). Overall, thermal-based indices have demonstrated to be suitable plant water status indicators for precise irrigation management of citrus trees. Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. Está formada por un total de cuatro artículos: Article I: Mira-García, A.B., Vera, J., Conejero, W., Conesa, M.R., Ruiz-Sánchez, M.C., 2021. Evapotranspiration in young lime trees with automated irrigation. Scientia Horticulturae 288, 110396. DOI: 10.1016/j.scienta.2021.110396 Article II Mira-García, A.B., Conejero, W., Vera, J., Ruiz-Sánchez, M.C., 2020. Leaf water relations in lime trees grown under shade netting and open-air. Plants 9(4), 510. DOI: 10.3390/plants9040510 Article III Mira-García, A.B., Conejero, W., Vera, J., Ruiz-Sánchez, M.C., 2022. Water status and thermal response of lime trees to irrigation and shade screen. Agricultural Water Management 272, 107843. DOI: 10.1016/j.agwat.2022.107843 Article IV Mira-García, A.B., Romero-Trigueros, C., Bayona-Gambín, J.M., Sánchez- Iglesias, M.P., Nortes-Tortosa, P.A., Nicolás-Nicolás, E., 2023. Estimation of stomatal conductance by infrared thermometry in citrus trees cultivated under regulated deficit irrigation and reclaimed water. Agricultural Water Management 276, 108057 DOI: 10.1016/j.agwat.2022.108057 Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario

Este trabajo fin de master se desarrolló en una explotación comercial de naranjos donde se instalaron sensores de potencial matricial, sensores de humedad volumétrica y conductividad eléctrica del suelo, así como tensiómetros, todos ellos a dos profundidades (30-60 cm). Los datos de los sensores eran enviados automáticamente cada media hora a través del datalogger y tecnología 2G a un servidor donde son almacenados y tratados, mientras que los datos de los tensiómetros eran recogidos manualmente cada semana. El volumen de riego aplicado era recogido a través de un caudalímetro instalado en la manga de riego. Se calculó las necesidades hídricas del cultivo a través de la metodología de la FAO para evaluar si el volumen de agua aplicado era suficiente. De igual modo, se compararon las medidas de los diferentes sensores de humedad volumétrica tanto entre ellos como con modelos de regresión lineal de varios autores. Además, se compararon las medidas de potencial matricial del sensor TEROS21 y las de los tensiómetros, denotando que estos últimos mayoraban levemente las medidas respecto a los sensores, aunque ambos detectaron correctamente riegos y precipitaciones. Se concluyó que los sensores TDR315 eran los óptimos para medir la humedad volumétrica del suelo. Finalmente, se demostró que los modelos de Delgado y Barreto y de Malavé son útiles para estimar la capacidad de campo y el punto muerto de marchitez en suelos franco arcillosos. Escuela Técnica superior de Ingeniería Agronómica Universidad Politécnica de Cartagena

El objetivo principal de este proyecto es el dimensionado de una instalación fotovoltaica de autoconsumo apoyada en red, para acopio de agua para riego de pozo a embalse. De esta forma se ofrecerá una solución a la extracción de agua subterránea, mediante la cual se conseguirá un ahorro económico y una mejora medioambiental, adaptando al medio el emplazamiento de la instalación y obteniendo así un beneficio conjunto de todos los factores influyentes. Para comenzar el dimensionado de la instalación primero se deberán conocer las necesidades hídricas del cultivo, que serán proporcionadas mediante las necesidades del cliente. Una vez tenemos las necesidades hídricas podremos dimensionar la potencia necesaria de alimentación y el ahorro energético esperado. Posteriormente podremos hacer la implantación de la instalación en el lugar correcto, y dimensionar la marquesina a un agua que sostendrá la instalación fotovoltaica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Universidad Politécnica de Cartagena

En la última década, la desalación de agua de mar para riego se ha implantado masivamente en el sureste de España ante la creciente presión y competencia por los recursos hídricos. El agua marina desalinizada (AMD) supone un suministro de agua regular sin limitaciones climatológicas e hidrológicas, pero se caracteriza por un coste económico muy superior al del resto de recursos hídricos y también por su impacto medioambiental, asociado en ambos casos a la gran demanda energética de las plantas desaladoras. Este proyecto estudia el impacto económico y medioambiental de la sustitución parcial y total de los recursos hídricos convencionales por AMD en regadíos característicos de la Cuenca del Segura. Escuela Técnica superior de Ingeniería Agronómica Universidad Politécnica de Cartagena

[SPA] Son muchos los avances tecnológicos en el sector de la fertirrigación, enfocados cada uno a un área concreta. Pero si nos alejamos para cambiar la perspectiva, se hace necesaria una herramienta para la gestión global de toda esta tecnología. Un amplio trabajo está detrás del desarrollo de la plataforma GENHIDRO, que permitirá adquirir información agronómica, analizarla, y tomar decisiones para actuar sobre el sistema de riego. Se podrá alcanzar la aplicación efectiva de tecnologías encaminadas a gestionar el riego inteligente. [SPA] There are many technological advances in the fertigation sector, each one focused on a specific area. But if we move away to change the perspective, a tool for the global management of all this technology is necessary. Extensive work is behind the development of the GENHIDRO platform, which will make it possible to acquire agronomic information, analyze it, and make decisions to act on the irrigation system. It will be possible to achieve the effective application of technologies aimed at managing smart irrigation. Al Proyecto de Investigación y Desarrollo con referencia IDI-20190146, titulado “Desarrollo e implantación de un equipo de ferticontrol por lisimetría de pesada para uso en agricultura intensiva”, en colaboración con la empresa AGROSOLMEN, S.L., cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) a través del Programa Operativo Plurirregional de España 2014-2020. Y al Grupo de Investigación de Ingeniería Agromótica y del Mar, principalmente al Dr. José Miguel Molina Martinez y a la Dra. Dolores Parras Burgos, por su disposición constante y ayuda incondicional para conseguir los objetivos alcanzados. Y al Dr. Diego S. Intrigliolo Molina, siempre aportando su experiencia investigadora, que me anima a mejorar cada día.

[SPA] El potencial hídrico de tallo es el indicador más comúnmente utilizado para evaluar el estado hídrico de las plantas debido a su elevada sensibilidad a la demanda climática y al régimen de riego, a pesar de su baja escala espacial y temporal. El objetivo de nuestro trabajo fue evaluar otros indicadores, como la firma espectral a nivel foliar emitida por mandarinos adultos sometidos a distintas intensidades de estrés hídrico, que nos permitan estimar el estado hídrico del cultivo a una mayor escala. La emisión de radiaciones de longitud de onda de 1000 nm, y el rango entre 1540-1740 nm (SWIR) permitieron diferenciar los niveles de estrés de manera significativa. A través de la combinación de distintas longitudes de onda y estructuras de índice identificamos un nuevo indicador altamente sensible al estado hídrico, denominado Índice de Relación Infrarrojo Visible (VIRI), muy bien correlacionado con el potencial hídrico de tallo. Este índice podría ser un complemento válido para la programación del riego a una escala mayor de parcela. [ENG] Stem water potential is the most used indicator to assess plant water status due to its high sensitivity to climatic demand and irrigation regime, despite its low spatial and temporal scale. The aim of our work was to evaluate other indicators, such as the leaf-scale spectrum emitted by adult mandarin trees subjected to different water stress intensities, which allow us to estimate the plant water status at a larger scale. The emission of radiation at a wavelength of 1000 nm, and the range between 1540-1740 nm (SWIR) allowed us to differentiate the levels of stress in a significant way. Through the combination of different wavelengths and index structures we identified a new indicator highly sensitive to water status, called Visible Infrared Ratio Index (VIRI), which correlates very well with stem water potential. This index could be a valid complement for irrigation scheduling at a larger plot scale. Este estudio fue financiado por la Comisión Europea (Proyecto DIVERFARMING, H2020-RUR-06-2016) y la Agencia Nacional de Investigación de España (PID2019-106226RB-C22).

El objetivo es cultivar una Euphorbia en maceta con tres niveles de salinidad en el agua de riego para registrar los valores de tres índices de salinidad basados en la medidad directa de la CE del medio: 1) la medida de la CE tras regar (valores de la hora siguiente al riego); 2) la medida de la CE justo antes de regar regar (valores de la hora antes del riego); 2) el promedio de la CE entre dos eventos de riego sucesivos. Cultivaremos en maceta de 17 cm de diámetro con un sustrato formado por fibra de coco más turba rubia y perlita (60:30:10, vol). Usaremos el sensor GS3-Decagon, 3 unidades por tratamiento (9 sensores en total). El riego se hará automáticamente a las 10:00 horas siguiente desde que se baje de un umbral de CVA en el sustrato (40%). El volumen a aplicar será el mismo en todos los tratamientos. Se trata de relacionar los valores de los indicadores a estudiar con el estado fisiológico de las plantas y con su nivel de crecimiento y desarrollo. Escuela Técnica superior de Ingeniería Agronómica Universidad Politécnica de Cartagena

[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. En zonas semiáridas y áridas, la incidencia e intensidad de los periodos de sequía podrían verse incrementadas como consecuencia del cambio climático. En estas zonas, la agricultura de regadío es el principal destinatario de los recursos hídricos disponibles. Esta realidad ha dado lugar a diversas actuaciones tendentes a racionalizar el uso del agua mediante la implementación de diversas tecnologías y de distintas estrategias de conservación del agua de riego. El cultivo del cerezo (Prunus avium L.) ha experimentado un gran crecimiento en las últimas décadas, convirtiéndose en uno de los frutales de hueso más importantes a nivel mundial en vista de la alta valoración otorgada por un lado por los consumidores, debido a sus características organoléptica, y por otro por los agricultores dada su alta rentabilidad. Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado, el objetivo general de la presente Tesis Doctoral ha sido profundizar en el conocimiento de respuestas fisiológica, agronómica y morfológica del cerezo al estrés hídrico y a las condiciones ambientales reinantes en zonas semiáridas, donde los recursos hídricos son limitados y la demanda evaporativa alta. En base a este objetivo se desarrollaron diversos experimentos para evaluar la respuesta del cerezo al estrés hídrico y la adecuación de distintas tecnologías para estimar su estado hídrico y la cosecha del cerezo bajo las condiciones de clima mencionadas. Cuatro fueron los experimentos planteados, encuadrados en tres líneas de investigación: (i) estudio de los mecanismos básicos de adaptación del cerezo al déficit hídrico (artículo I); (ii) evaluación de la utilidad de la sensorización remota para estimar el estado hídrico (artículos II y III), y la producción del cultivo (artículo III); y (iii) estudio del efecto del déficit hídrico y las condiciones ambientales sobre la repuesta reproductiva del cerezo (artículo IV). En la primera línea de investigación se estudiaron los mecanismos adaptativos del cerezo al déficit hídrico (artículo I), evaluando, para ello, la respuesta fisiológica, agronómica y morfológica del cerezo al déficit hídrico. Los mecanismos desarrollados por el cerezo para afrontar situaciones de déficit hídrico fueron principalmente de evitación. La gradual disminución del agua del suelo tras la supresión del riego en los tratamientos deficitarios originó una notable caída del potencial matricial del agua en el suelo (m), lo que afectó al potencial hídrico de tallo (stem). La reducción de stem puso en marcha diversas respuestas de la planta, las cuales dependieron de la intensidad y duración del estrés. Así, bajo estrés moderado, los mecanismos desarrollados fueron de evitación del estrés, a través de la regulación estomática, modificación del ángulo de inserción foliar y reducción del crecimiento vegetativo, contribuyen todos ellos a la conservación del agua y el ii mantenimiento de la turgencia celular. El incremento de la mayor intensidad del estrés, stem < - 2.0 MPa, produjo, además, una importante defoliación parcial de los árboles, conducta claramente conservadora de agua ante situaciones límites de escasez de agua. Por otro lado, no se observaron mecanismos activos de aumento de la tolerancia a la falta de agua en el suelo a través del ajuste osmótico o elástico, sugiriendo que no hubo un aumento significativo de solutos en las hojas durante los periodos de déficit hídrico. Por tanto, los mecanismos de tolerancia frente al estrés hídrico del cerezo ‘Lapins’ fueron limitados, desarrollándose, principalmente, mecanismos para posponer el estrés hídrico. En el artículo II se evalúa la utilidad de la termografía infrarroja como una herramienta no destructiva para monitorizar el estado hídrico de cerezos adultos y jóvenes. Esta técnica de sensorización remota, ha sido tradicionalmente poco utilizada dado el coste de los equipos y la complejidad en la adquisición y tratamiento de los datos. Sin embargo, con el avance de la tecnología, diversos dispositivos de coste limitado, aunque de resolución baja, están disponibles para la estimación térmica basada en imagen infrarroja. Los resultados obtenidos en este experimento respaldan el uso de la termografía infrarroja de bajo coste para determinar el estado hídrico de cerezos. El déficit hídrico afectó, de forma notable, al estado hídrico de los árboles, aumentando la temperatura del dosel vegetal (Tc) en los tratamientos sometidos a estés hídrico. Este aumento de Tc fue causado por la regulación estomática y, por lo tanto, por la reducción de las tasas transpirativas. Del mismo modo, los índices derivados de Tc, la diferencia entre Tc y la temperatura del aire ( T), el índice de estrés hídrico del cultivo (CWSI), los grados por encima del tratamiento control (DAC) y los grados por encima de la línea límite de no estrés (DANS), mostraron valores superiores en los tratamientos deficitarios y fueron sensibles al estrés hídrico impuesto. CWSI y DANS presentaron una alta relación con stem; sin embargo, se obtuvieron pendientes diferentes en árboles adultos y jóvenes. Las líneas base, obtenidas entre T de árboles con estomas completamente cerrados (límite superior o línea de no-transpiración) y abiertos (límite inferior o línea de no-estrés) y el déficit de presión de vapor, fueron similares en cerezos adultos y jóvenes. Continuando con la línea de investigación de sensorización remota, se evaluó, igualmente, el uso de vehículos aéreos no tripulados (UAV), tecnología que se está imponiendo en la última década, para la determinación del estado hídrico del cultivo y predecir la producción mediante índices multiespectrales (artículo III). Los índices vegetativos (VI) fueron capaces de identificar distintos niveles de estrés; sin embargo, sus valores fueron dependiente de la fenología del cultivo. El índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) fue el índice que mostró la relación más estrecha con stem (R2 = 0,67) y con MDS (R2 = 0,45), seguido del índice de diferencia normalizada de borde rojo (NDRE). El análisis de sensibilidad identificó al índice de vegetación ajustado al suelo (OSAVI) como VI con mayor coeficiente de variación en postcosecha, y al índice de diferencia de vegetación (DVI) en precosecha. El índice de transformación de la vegetación en el rango del rojo (TRRVI), un nuevo índice propuesto, fue el único VI capaz de identificar estadísticamente el estrés ligero aplicado en precosecha. La combinación de los VIs estudiados fue usada en dos modelos de aprendizaje automático bajo árbol de decisión (DT) y un modelo basado en redes neuronales artificiales (ANN), con objeto de estimar la producción del cerezo, así como la mano de obra necesaria para la cosecha. Finalmente, en la última línea de investigación (artículo IV), se profundiza en la respuesta reproductiva del cerezo al déficit hídrico y a las condiciones ambientales. Para ello, se evaluó la duración e intensidad de las fases fenológicas del cerezo, incluyendo la acumulación de horas frío, la floración, el cuajado o el crecimiento vegetativo. De este modo, se puede determinar si las distintas estrategias de riego establecidas influyen sobre la respuesta reproductiva de los árboles durante la temporada o tienen un efecto negativo en años posteriores. Los resultados obtenidos evidencian que el riego deficitario no adelantó, aumentó, ni perjudicó la floración, el cuajado o el crecimiento de los frutos. Del mismo modo, el estrés hídrico no afectó a la concentración de carbohidratos en las raíces, ni provocó un aumento del número de frutos dobles. Fueron las altas temperaturas acontecidas durante la postcosecha las que estuvieron relacionadas con el número de frutos dobles. Sin embargo, el riego deficitario redujo el crecimiento vegetativo y, en consecuencia la relación superficie foliar/fruto (LA:F), llegando a afectar al tamaño del fruto cuando LA:F fue inferior a 180 cm2 fruto-1. [ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication.In semi-arid and arid zones, drought periods could increase in frequency and intensity as a result of climate change. In these zones, irrigated agriculture is the largest consumer of freshwater resources, which has resulted in several actions aimed at rationalizing water use consumption through the implementation of technologies and irrigation strategies for water conservation. Sweet cherry (Prunus avium L.) consumption has experienced a strong growth in recent decades, becoming one of the most important stone fruit trees worldwide because it is highly appreciated by consumers, due to its organoleptic and nutritional characteristics, and by growers due to the good economic returns it provides. In view of the above, the main objective of this Doctoral Thesis was to deepen and broaden the knowledge on the sweet cherry trees’ response to different water stress intensities and durations, which could help us understand the physiological, agronomic, and morphological response to water stress and environmental conditions in semi-arid zones, where water is a limiting factor and evaporative demand is high. Based on this objective, several experiments were conducted to assess the sweet cherry’s response to water stress and the suitability of different technologies to estimate plant water status and crop yield. Four experiments were proposed, framed in three lines of research: (i) adaptive mechanisms to water deficit in cherry trees (article I); (ii) remote sensing to estimate plant water status (articles II and III) and fruit yield (article III); and (iii) effects of water deficit and environmental conditions on the reproductive response of sweet cherry trees (article IV). The first line of research studies the drought-adaptive mechanisms of sweet cherry trees to water deficit (article I), through the physiological, agronomic, and morphological sweet cherry responses to water stress. The mechanisms developed by the cherry tree to face water deficit were mainly avoidance strategies. Soil water content and matric potential (m) decreased after irrigation was withheld in the deficit treatments, causing a decline in the plant's water potential (). The plant’s response to the decreasing stem water potential (stem) depended on both the intensity and duration of the water stress. Thus, under moderate stress, the mechanisms utilized were avoidance strategies, through stomatal regulation, leaf angle change, and slower vegetative growth, all of which contributed to water conservation and maintenance of turgor. Under more severe drought conditions (stem < -2.0 MPa), in addition to the mechanisms mentioned above, a significant reduction in leaf area through defoliation took place. This defoliation could have a significant impact in the following years or lead to total plant collapse. On the other hand, an osmotic or elastic adjustment did not take place to improve the stress tolerance to water stress, suggesting that there was no significant increase of solutes in the leaves during the water deficit periods. Therefore, ‘Lapins’ sweet cherry tolerance mechanisms to water stress were mainly limited to the development of avoidance mechanisms. Article II evaluates the usefulness of infrared thermography as a tool to monitor the water status of adult and young cherry trees. This remote sensing technique has been little used due to the cost of data acquisition. However, with the advancement of technology, several low-cost devices are available for thermal estimation based on infrared imaging. The results obtained in this experiment support the use of low-cost infrared thermography to determine the water status of sweet cherry trees. Water deficit significantly affected the plant water status, increasing the canopy temperature (Tc) in the water stress treatments. The highest values of Tc were caused by stomatal regulation and therefore, by the reduction in transpiration rate. Similarly, Tc-derived indices, the difference between Tc and air temperature, Ta (T), crop water stress index (CWSI), degrees above the control treatment (DAC), and degrees above non-water-stress baselines (DANS), showed higher values in the deficit treatments. CWSI and DANS exhibited a strong relationship with stem; however, different regression lines were obtained in adult and young sweet cherry trees. The relationships obtained between the upper (non-transpiration) and lower (non-water-stress) baselines and vapor pressure deficit, were similar in adult and young sweet cherry trees. In combination with the use of low-cost infrared thermography, the utilisation of unmanned aerial vehicles (UAS), a technology that has gained popularity in the last decade, was also evaluated to estimate the plant water status and to estimate the yield of adult sweet cherry trees by multispectral indices (article III). Vegetative indices (VI) were able to identify different water stress levels; however, their values were dependent on the phenological stage of sweet cherry trees. A simple regression between individual VIs and stem or MDS found stronger relationships in postharvest than in preharvest stages. Thus, the normalized difference vegetation index (NDVI) had the strongest relationship with stem (R2 = 0.67) and MDS (R2 = 0.45), followed by the normalized difference red edge (NDRE). The sensitivity analysis identified the optimal soil adjusted vegetation index (OSAVI) as VI, with the highest coefficient of variation in postharvest and the difference vegetation index (DVI) in preharvest. A new index is proposed, the transformed red range vegetation index (TRRVI), which was the only VI able to statistically identify a slight water deficit applied in preharvest. The combination of the VIs studied was used in two machine learning models, decision tree and artificial neural networks, to estimate the extra labor needed for harvesting, and the sweet cherry yield. Finally, in the last line of research (article IV), the reproductive response of sweet cherry tree to water deficit and environmental conditions was studied. For this purpose, the duration and intensity of the phenological stages of sweet cherry trees were studied, including cold accumulation, flowering, fruit set or fruit, and vegetative growth. In this way, it can be determined whether the different irrigation strategies imposed affect the trees’ reproductive response in the same season or whether they have a negative effect in the following season. Deficit irrigation did not advance, enhance or penalize flowering, fruit set, or fruit growth. Neither did it diminish carbohydrate concentration in roots or cause an increase in the number of double fruits, which was more associated to high temperatures after harvest. However, deficit irrigation decreased vegetative growth and consequently the leaf area/fruit ratio, which, when it fell below 180 cm2 fruit-1, affected cherry size. This PhD Thesis was supported by projects “Design and evaluation of sensors and methodologies to obtain indicators of crop water status and the automatic management of deficit irrigation” (AGL2013-49047-C2-1-R), “Automated management of precision irrigation for fruit trees. Sensors design and study of water stress indicators sensibility" (AGL2016-77282-C3-3-R), and “Agronomical and technological protocols design for regulated deficit irrigation management in fruit trees from wireless sensor networks” (PID2019-106226RB-C22/AEI/10.13039/5011000 11033), funded by the Spanish State Research Agency. Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones, los artículos que constituyen la tesis son los siguientes: Article I. Blaya-Ros, P.J., Blanco, V., Torres-Sánchez, R., Domingo, R. 2021. Droughtadaptive mechanisms of young sweet cherry trees in response to withholding and resuming irrigation cycles. Agronomy. 11 (9), 1812. DOI: 10.3390/agronomy11091812. Q1; 16/91 Agronomy. - Article II. Blaya-Ros, P.J., Blanco, V., Domingo, R., Soto-Valles, F, Torres-Sánchez, R., 2020. Feasibility of low-cost thermal imaging for monitoring water stress in young and mature sweet cherry Trees. Applied science, 10 (16), 5461. DOI: 10.3390/app10165461. Q2; 38/91 Engineering, Multidisciplinary. - Article III. Blanco, V., Blaya-Ros, P.J., Castillo, C., Soto-Vallés, F., Torres-Sánchez, R., Domingo, R., 2020. Potential of UAS-based remote sensing for estimating tree water status and yield in sweet cherry trees. Remote sensing, 12(15), 2359. DOI: 10.3390/rs12152359. Q1; 10/32 Remote sensing. - Article IV. Blanco, V., Blaya-Ros, P.J., Torres-Sánchez, R., Domingo, R., 2020. Influence of regulated deficit irrigation and environmental conditions on reproductive response of sweet cherry trees. Plants, 9 (1), 94. DOI: 10.3390/plants9010094. Q1; 47/235 Plant sciences. Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario (TAIDA)

[ESP] Las técnicas de cultivo suelen influir sobre la calidad de la uva. Una de ellas es la aplicación de estrategias de riego deficitario, que permitiría, además, incrementar la eficiencia de uso del agua de riego, cuestión fundamental en zonas semiáridas. No obstante, estas requieren de una adecuada planificación para que la producción y la calidad de la uva no se vean afectadas negativamente. El objetivo de este trabajo fue determinar la intensidad de estrés hídrico que permita maximizar el rendimiento y la calidad de la baya en el momento de la cosecha. Así, se establecieron distintas relaciones entre la integral de estrés hídrico, el rendimiento, la firmeza y el color de la baya, a partir de los resultados obtenidos en dos parcelas comerciales, en los que se aplicaron distintas estrategias de riego deficitario entre los años 2011 y 2017. [ENG] Cultivation techniques often influence the quality of the grape. One of them is the application of deficit irrigation strategies, which would also allow increasing the irrigation water use efficiency, a fundamental issue in semi-arid areas. However, these require proper planning so that the production and quality of the grapes are not negatively affected. The objective of this work was to determine the intensity of water stress that allows maximizing the yield and quality of the berry at harvest time. Thus, different relationships were established between the water stress integral, yield, firmness, and berry color, based on the results obtained in two commercial plots, in which different deficit irrigation strategies were applied between the years 2011 and 2017. Esta investigación ha sido financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación (proyecto AGL2010-19201-C04-04) y por la Agencia Estatal de Investigación (PID2019-106226RB- C22/AEI/ 10.13039/501100011033), la Unión Europea (LIFE13 ENV/ES/000539) y las Acciones de Programación Conjunta Internacional 2017 contempladas en el Programa Nacional de I+D+i orientado a los retos de la sociedad del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad- Agencia Estatal de Investigación (AEI) (PCIN-2017-091).

[SPA] La agricultura es el mayor consumidor de agua en el mundo, y ante la creciente demanda del uso público e industrial, el uso de eficiente del agua en el riego es una necesidad que va cobrando mayor relevancia. En regiones áridas y semiáridas donde el agua es escasa, tal es el caso del sureste español, la implementación de las tecnologías ha permitido hacer un mejor manejo y gestión del agua. Las herramientas de precisión, como lo son los lisímetros de pesada, proporcionan información en tiempo real, por lo cual, es posible hacer una caracterización y definición del comportamiento de los parámetros involucrados en el movimiento del agua en el suelo, del desarrollo vegetativo del cultivo y el estado hídrico del cultivo. En esta Tesis, dos enfoques para la medición de la velocidad de infiltración del agua en el suelo fueron propuestos a partir de los valores de masa reportados por los dos recipientes de un lisímetro de pesada, datos obtenidos bajo distintas condiciones de lluvia y diferentes contenidos de humedad en el suelo. Además, la evapotranspiración y los coeficientes de desarrollo vegetativo del pimiento (Capsicum annuum L) fueron determinados durante la temporada primavera verano de los años 2019 y 2020. Ambas investigaciones realizadas para ayudar en el uso eficiente del agua en la agricultura en climas semiáridos y con escases de agua generalizada. Usualmente, la infiltración del agua en el suelo es medida en campo mediante pruebas que requieren el uso de los cilindros concéntricos, sin embargo, estos dispositivos son propensos a errores ya que existe unmovimiento lateral del agua bajo el anillo. En las últimas décadas se han desarrollado varias posibilidades para compensar estos errores, que se basan en principios físicos, electrónicos y matemáticos. Así que la primera línea de actuación de esta Tesis fue centrada en el desarrollo de dos enfoques que permitan la determinación de la velocidad de infiltración del agua en un suelo franco limoso, usando los datos de masa reportados por un lisímetro de pesada. Partiendo del hecho de que con el lisímetro de pesada la determinación de los flujos actuantes en el suelo es más precisa, como se han demostrado con la evapotranspiración y el drenaje. Fue asumido un movimiento vertical descendente del agua en el suelo y con ayuda de la ley de conservación de la masa, 12 eventos de lluvia fueron analizados. Se ha monitoreado el comportamiento del contenido de humedad del suelo y se estableció el contenido a capacidad de campo a partir de los valores del lisímetro de pesada en el que ambos enfoques son basados. La velocidad de infiltración de estos eventos mostró una velocidad variable al comienzo de la lluvia hasta alcanzar un máximo, para descender a una velocidad estable o básica. Esta velocidad de infiltración básica fue de 1.49 ±0.36 mm·h-1, una velocidad dentro del rango de los suelos con texturas finas que reportan una baja capacidad de infiltración. Cuatro modelos empíricos o semiempíricos de infiltración de la literatura fueron calibrados con los valores obtenidos con nuestros enfoques, mostrando un mejor ajuste el modelo de Horton. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) ofrece coeficientes normalizados de diferentes cultivos para establecer las necesidades de hídricas de los mismos. Sin embargo, estos coeficientes pueden no representar las condiciones climatológicas, edafológicas, prácticas de cultivo del lugar donde se realiza la siembra. Por lo que, en la segunda línea de actuación de esta Tesis, la evapotranspiración ETCLYS y los coeficientes de cultivo KClys del pimiento fueron determinados con un lisímetro de pesada compacto para el clima Mediterráneo español, de la temporada primavera–verano entre los meses de febrero y agosto de los años 2019 y 2020. ETCLYS fue determinada a partir de un balance de agua con los valores de masa del lisímetro y los valores de KClys se determinaron como la relación entre la evapotranspiración del cultivo medida con el lisímetro de pesada y la evapotranspiración de referencia. Los valores medios de KClys para el pimiento para las etapas inicial, media y final fueron 0.57, 1.06 y 0.80, respectivamente. Se obtuvieron modelos de regresión de KC en función de las unidades térmicas fraccionales, logrando una correlación máxima de 0.67 (R2). En general, los valores de KC obtenidos en este trabajo de investigación fueron menores en las etapas inicial y final y mayores en la etapa intermedia, en comparación con los valores de FAO-56 y con los valores de otros países con condiciones semiáridas. El rendimiento del pimiento aumentó un 7.72% en 2019 y un 3.49% en 2020 en comparación con el rendimiento reportado por el Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino del Gobierno español en 2019, con pérdidas mínimas de agua por drenaje. Los resultados de este trabajo pueden ayudar a los agricultores a determinar las necesidades de agua de sus cultivos y a mejorar la eficiencia del agua en lugares semiáridos con condiciones similares a las del estudio. [ENG] Agriculture is the biggest consumer of the global water supplies, competing for the resource with the growing demand for public and industrial use. It is essential to implement technologies that help the better water management in irrigation; this gained relevance in arid and semi-arid regions where water is scarce, such as the southeast of Spain. Precision tools, such as weighing lysimeters, provide real time information for the characterization and definition of the behavior of the parameters involved in the vegetative development, the water status of crops and water movement in the soil, making efficient use of the vital liquid. In this Thesis, two approaches were proposed to measure the water infiltration rate of the soil using the mass values reported by the two lysimeter vessels under different rain conditions and different soil moisture contents. In addition, the evapotranspiration and vegetative development coefficients of bell pepper (Capsicum annuum L) were determined during the spring-summer season of 2019 and 2020, Both investigations were conducted in the southeast of Spain in the regions of Murcia and Albacete, to contribute to the water efficiency in agriculture in semi-arid climates and widespread shortages of water. Usually, the infiltration estimation is made by tests with the concentric cylinders, which are prone to errors due to the lateral movement under the ring. Several possibilities have been developed over the last decades to compensate these errors, which are based on physical, electronic and mathematical principles. So, the first action line of this Thesis was focused on the development of two approaches to determine the infiltration rate/speed in a silt loam soil by means mass values reported by a weighing lysimeter. Because with the lysimeter it is possible to determine acting soil flows very precisely; then with the help of mass conservation and assuming a downward vertical movement, 12 rain events were analyzed. In addition, it was possible to monitor the behavior of soil moisture and to establish the content at field capacity from the values of the weighing lysimeter, from which both approaches are based. The infiltration rate of these events showed a variable rate at the beginning of the rainfall until reaching a maximum, to descend to a stable or basic rate. This basic infiltration rate was of 1.49 ±0.36 mm·h-1, this is because soils with fine textures have reported low infiltration capacity. Four empirical or semi-empirical models of infiltration were calibrated with the values obtained with our approaches, showing a better fit with the Horton's model. The Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) offers standardized crop coefficients to establish the water requirement of crops. However, these coefficients can change due to different conditions, such as climatic variations and cultivation practices. So, in the second action line of this Thesis, the actual evapotranspiration (ETClys) and crop coefficients (KClys) of bell pepper were determined with a compact removable weighing lysimeter between February and August for two crop seasons 2019 and 2020 for the Spanish Mediterranean. ETClys was determined from the water balance, and the KClys values were determined as the ratio of the actual evapotranspiration, measured on the removable weighing lysimeter, and the reference evapotranspiration. The average values of KClys for the bell pepper for the initial, middle, and final stages were 0.57, 1.06, and 0.80, respectively. KC regression models were obtained as a function of the fraction thermal units, achieving a maximum correlation of 0.67 (R2). In general, the KC values obtained in this research work were lower in the initial and end stages and larger in the middle stage compared to the FAO-56 values and to values in other countries with semiarid conditions. The bell pepper yield increased by 7.72% in 2019 and by 3.49% in 2020 compared to the yield reported by the Ministry of the Environment and Rural and Marine Areas of the Spanish Government in 2019 and with minimal water loss through drainage. The results in this work can help farmers to determine the crop water requirements and to improve system efficiency in semiarid locations with conditions like those of the study. Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario

Los mercados de derechos temporales de agua (mercados de dotaciones) son instrumentos ampliamente utilizados para recuperar agua para el medioambiente durante los períodos de escasez coyuntural (sequías). Este documento propone un banco de agua que opera en un contexto de monopolio-monopsonio con el doble propósito de reasignar el agua entre los agricultores y adquirir agua para el medioambiente durante los períodos de sequía. El banco de agua propuesto sería una mejora en los procedimientos actuales para la compra pública de dotaciones de agua con fines ambientales. Este sería administrado por una agencia pública que buscaría maximizar la eficiencia económica generada en las compras y ventas de agua por los regantes y la eficiencia generada por la recuperación de las dotaciones de agua para el medioambiente. Una característica adicional e innovadora del análisis realizado es que considera las ineficiencias en la economía en su conjunto causadas por el gasto público en compras de dotaciones de agua, medido a través del coste marginal de los fondos públicos. El rendimiento potencial del banco de agua propuesto se simula mediante técnicas de programación matemática, tomando la cuenca del río Guadalquivir (sur de España) como caso de estudio. Los resultados evidencian que, en términos de eficiencia económica, el banco propuesto supera a los instrumentos actualmente en vigencia para comprar dotaciones de agua. Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MCIU), la Consejería de Economía y Conocimiento de la Junta de Andalucía y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) a través de los proyectos de investigación IRRIDROUGHT (RTI2018-095407-B-I00) y FINAGUA (UCO-1264548).

[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. La cuenca de la Segura, situada en el sureste español, tiene una superficie aproximada de 20.234 km2 que se extiende por cuatro comunidades autónomas: Región de Murcia, Andalucía, Castilla-La Mancha y Comunidad Valenciana. En referencia a la pluviometría de la zona de estudio, característica de un clima semiárido, la precipitación total media anual se encuentra por debajo de los 400 mm. En un área con un marcado déficit hídrico, uno de los principales motores económicos de la región es la agricultura, y más concretamente la agricultura de regadío. Las características de insolación, edáficas y tecnológicas, hacen que la agricultura en la zona de la cuenca del Segura sea motor de la actividad económica, suministrando gran cantidad de productos agrícolas a mercados europeos e internacionales, con altos estándares de calidad. Además de la agricultura, el aumento de la población, el crecimiento turístico en las zonas costeras, así como los cada vez más frecuentes episodios de sequía, provocados por el acelerado cambio climático, han generado un aumento en la presión de los recursos hídricos, incidiendo aún más sobre el déficit hídrico. En este contexto, con una limitación cada vez más aguda de las fuentes tradicionales o convencionales de agua (superficiales, subterráneas, Trasvase Tajo-Segura, etc.), se hace necesario la implementación a gran escala de fuentes alternativas o no convencionales, como la desalación y la reutilización de aguas residuales regeneradas, según los estándares necesarios para el regadío. Sin bien es verdad que en la cuenca del Segura, y en particular en Murcia, Alicante y Almería, ambas fuentes de agua están implantadas, es preciso investigar y profundizar en los aspectos agronómicos, sobre los pros y contras relativos al uso de estas fuentes de agua, no sólo por el impacto socioeconómico y ambiental que tienen, sino para poder aportar ideas innovadoras que se puedan incorporar a las futuras planificaciones hidrológicas de cuenca y mejoren su uso a nivel de explotación agrícola. Esta tesis, compuesta por cuatro artículos científicos, analiza cuestiones relativas a la desalación y a la reutilización de agua para la agricultura. Los dos primeros artículos se centran en la evolución del consumo de agua marina desalinizada (AMO) hasta 2017, calidades, problemáticas asociadas, así como un su impacto relativo al coste de producción y la rentabilidad de los cultivos. El segundo de ellos desarrolla en profundidad una visión enfocada a consumos energéticos en las distintas fases de producción, transporte y distribución hasta el consumo por el agricultor. El tercer artículo estudia el rol del agua regenerada en la cuenca del Segura, analizando pros y contras de su utilización agraria bajo distintos escenarios. Por último, el cuarto artículo está basado en el estudio de las singularidades del agua regenerada a la hora de implementar los planes de fertilización, considerando sus características físicas, químicas y biológicas, y teniendo en cuenta varios escenarios, mezclas y cultivos, así como su impacto económico. Los principales resultados obtenidos de la primera línea de investigación indican que el AMD, desde un punto de vista de la caracterización fisicoquímica, tiene más beneficios que inconvenientes, sobre todo por la baja concentración de sales. Cabe destacar que las concentraciones de boro están por encima de los valores umbrales de muchos cultivos, lo que puede generar problemas de toxicidad. Desde el punto de vista del coste de producción del agua marina desalinizada, se ha determinado como un punto básico la necesidad de producción a capacidad nominal de las instalaciones de desalinización de agua de mar (IDAM) con un precio acordado con el agricultor, de manera que sea rentable el mantenimiento de las instalaciones y esté asegurada la sostenibilidad de las explotaciones de regadío. En la segunda línea de investigación, los principales resultados obtenidos tras el análisis de los datos revelan que las altas concentraciones de muchos nutrientes esenciales pueden producir un ahorro en los costes de fertilización. Una de las estrategias más importantes a corto plazo debe ser la monitorización de la calidad del agua regenerada en riego para tener controlados los posibles problemas derivados, como son toxicidad en planta, la bioacumulación, los problemas asociados a la sodificación del suelo, etc. Con respecto al balance económico de los cultivos, los resultados muestran que las posibles pérdidas en rendimiento en ciertos cultivos son compensadas por los ahorros producidos. Los resultados obtenidos en esta tesis "Análisis y caracterización del uso de fuentes de agua no convencionales para riego agrícola en la cuenca del Segura'', ponen de manifiesto el notable interés en seguir profundizando sobre los aspectos agronómicos que caracterizan estas fuentes de agua no convencionales. Su relevancia no sólo debe tenerse en cuenta desde un punto de vista de planificación hidrológica, a gran escala, sino que también deben desarrollarse aspectos de manejo en parcela como son las técnicas para optimizar su uso conjunto con otras fuentes de agua y la monitorización en continuo para optimizar la fertirrigación. [ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. The Segura River basin, located in the south-east of Spain, has a surface area of approximately 20,234 km2 within four autonomous communities: Región de Murcia, Andalucía, Castilla-La Mancha, and Comunidad Valenciana. Regarding the pluviometry in the study zone, it is characteristic of a semi-arid climate, with a mean annual total precipitation below 400 mm. In an area with a marked water deficit, one of the main economic drivers of the region is agriculture, and more specifically, irrigated agriculture. The characteristics of insolation, soil, and technology make agriculture in the Segura basin zone the motor for economic activity, supplying a large amount of high-quality agricultural products to European and international markets. In addition to agriculture, the increase in population, the growth in tourism in the coastal zones, as well as more frequent drought episodes, caused by the growth in climate change, have generated an increase in the pressure on water resources, exacerbating the water deficit still further. In this context, with more acute limitations on traditional or conventional water sources (surface waters, groundwater, Tajo-Segura water transfer, etc..), the large-scale implementation of alternative or non-conventional sources, such as from desalination and the reuse of regenerated waste waters, according to the standards required for irrigation, becomes necessary. Although it is true that in both these cases, in the Segura basin, and in particular in Murcia, Alicante, and Almería, these sources of water have been introduced, the agronomic aspects need to be researched and studied in depth. This is not only due to the socio-economic and environmental impact that they have, but also to contribute innovative ideas that can be incorporated into future hydrological basin planning and to improve their use at farm level. This thesis, which consists of four scientific articles, analyses questions related to desalination and the reuse of water for agriculture. The first two articles focus on the evolution of the consumption of sea water desalination (SWD) until 2017, its qualities, associated problems, as well as its impact with regard to production costs and crop profitability. The second of them develops an in-depth vision focused on energy costs in the different phases of production, transport and distribution up to its use by the farmer. The third article studies the role of regenerated water in the Segura basin, analysing the pros and cons of its use in agriculture under different scenarios. Finally, the fourth article is based on the study of the singularities of regenerated water when implementing fertilisation plans, considering its physical, chemical, and biological characteristics, and taking several scenarios, blends and crops into account, as well as its economic impact. The main results obtained from the primary research line indicate that SWD, from the point of view of physico-chemical characterisation, offers more advantages than drawbacks, above all due to the low salts concentrations. It should be highlighted that the boron concentrations are above the threshold values of many crops, which may result in toxicity issues. From the point of view of the production cost of desalinated sea-water, the need for the Sea Water Desalination Plant (SWDP) to produce at a nominal capacity with a price agreed with the farmer has been determined as a basic point, in such a way that maintaining the installations is profitable and that the sustainability of irrigated farming is ensured. In the secondary research line, the main results obtained after the analysis of the data reveal that the high concentrations of many essential nutrients may produce savings in fertilisation costs. One of the most important short-term strategies must be to monitor the quality of the regenerated water in irrigation to keep possible derived problems such as plant toxicity, bioaccumulation, the problems associated to soil sodification, etc. under control. With regard to the economic balance of the crops, the results show that possible losses in yield in certain crops can be offset by the savings produced. The results obtained in this thesis “Analysis and characterisation of the use of non-conventional water sources for agricultural irrigation in the Segura River basin” highlight the notable interest in continuing further study into the agronomic aspects that characterise these non-conventional water sources. Their relevance must not only be taken into account from the hydrographical planning point of view, at a large scale, but also aspects of on-field management must be developed, such as techniques to optimize their use together with other water sources and continual monitoring to optimize fertigation. Los artículos que constituyen la tesis son los siguientes: - Publicación 1: Martinez-Álvarez, V (Martinez-Álvarez, V.); Gonzalez-Ortega, MJ (Gonzalez-Ortega, M. J.) ; Martin-Gorriz, B (Martin-Gorriz, B.); Soto-Garcia, M (Soto-Garcia, M.); Maestre-Valero, JF (Maestre-Valero, J. F.) The use of desalinated seawater for crop irrigation in the Segura River Basin (south-eastern Spain). Desalination. Volumen: 422 Páginas: 153-164 DOI: 10.1016/j.desal.2017.08.022 Fecha de publicación: NOV 15 2017 - Publicación 2: Martinez-Álvarez, V (Martinez-Álvarez, Victoriano); Maestre-Valero, JF (Maestre-Valero, Jose F.) ; Gonzalez-Ortega, MJ (Gonzalez-Ortega, Manuel J.) ; Gallego-Elvira, B (Gallego-Elvira, Belen) ; Martin-Gorriz, B (Martin-Gorriz, Bernardo). Characterization of the Agricultural Supply of Desalinated Seawater in Southeastern Spain. Water. Volumen: 11 Número: 6 DOI: 10.3390/w11061233 Fecha de publicación: JUN 2019 - Publicación 3: Maestre-Valero, JF (Maestre-Valero, J. F.); Gonzalez-Ortega, MJ (Gonzalez-Ortega, M. J.); Martinez-Álvarez, V (Martinez-Álvarez, V.); Martin-Gorriz, B (Martin-Gorriz, B.). The role of reclaimed water for crop irrigation in southeast Spain. Water science and technology-water supply. Volumen: 19 Número: 5 Páginas: 1555-1562 DOI: 10.2166/ws.2019.024. Fecha de publicación: AUG 2019. - Publicación 4: Maestre-Valero, JF (Maestre-Valero, J. F.); Gonzalez-Ortega, MJ (Gonzalez-Ortega, M. J.); Martinez-Álvarez, V (Martinez-Álvarez, V); Gallego-Elvira, B (Gallego-Elvira, B.); Conesa-Jodar, FJ (Conesa-Jodar, F. J.); Martin-Gorriz, B (Martin-Gorriz, B.). Revaluing the nutrition potential of reclaimed water for irrigation in southeastern Spain. Agricultural Water Management. Volumen: 218 Páginas: 174-181 DOI: 10.1016/j.agwat.2019.03.050. Fecha de publicación: JUN 1 2019 Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado de Técnicas avanzadas en investigación y desarrollo agrario y alimentario

The present work evaluates the main adaptive mechanisms developed by young sweet cherry trees (Prunus avium L.) to cope with drought. For this purpose, the young trees were subjected to two drought cycles with different water stress intensities followed by a recovery period. Three irrigation treatments were applied: control treatment (CTL) irrigated to ensure non-limiting soil water conditions, moderate water stress (MS) subjected to two drying cycles whose duration was dependent on the time elapsed until the trees reached values of midday stem water potential (Ψstem) of −1.3 and −1.7 MPa for the first and second cycle, respectively, and severe water stress (SS) similar to MS, but with reference values of −1.6 and −2.5 MPa. In-between drought cycles, MS and SS trees were irrigated daily as the CTL trees until reaching Ψstem values similar to those of CTL trees. The MS and SS trees showed an important stomatal regulation and lower vegetative growth. The decreasing leaf turgor potential (Ψturgor) during the drought periods accounted for 40–100% of the reduction in leaf water potential at midday (Ψmd). The minimum osmotic potential for mature leaves was about 0.35 MPa lower than in well-irrigated trees. The occasional osmotic adjustment observed in MS and SS trees was not sufficient to maintain Ψturgor values similar to the CTL trees or to increase the specific leaf weight (SLW). The leaf insertion angle increased as the water stress level increased. Severe water stress (Ψstem &lt, −2.0 MPa) resulted in clear early defoliation as a further step in water conservation.

The aim of our research was to discover the effects of the long-term irrigation with saline reclaimed (RW) and transfer (TW) water and different irrigation strategies: control (C) and regulated deficit irrigation (RDI) on yield and fruit quality of grapefruit at harvest and during cold storage. T W-RDI treatment decreased tree canopy (TC) and crop load, resulting in a 21% reduction of fruit yield. Regarding fruit quality, RW notably decreased peel thickness at harvest (about 8%); however, this difference was not remained during cold storage. Sugar/acid ratio was mainly increased by RDI, but also by RW, due to an important increase in soluble solid content (11% of average value for TW-RDI, RW-C and RW-RDI). In addition, RDI combined with RW, significantly increased the number of fruits in small category 5 at the end of cold storage. Finally, neither ratio yield/TC nor irrigation water productivity were affected by any irrigation treatments. This study was supported by two CICYT projects (AGL2010-17553 and AGL2013-49047-C2- 515 2-R) projects and SENECA-Excelencia Científica (19903/GERM/15).

The increasing shortage of water for crop irrigation in arid and semiarid regions is encouraging the use of non-conventional resources. In the last decade, seawater desalination has consolidated its position as an alternative source to increase the supply for agricultural irrigation in Spain and Israel, where the farmers&rsquo, acceptance is progressively rising, despite the supply price being much higher than that of other conventional water sources. This article describes the current situation of desalinated seawater production and supply to agriculture in the southeast of Spain, and analyzes key questions such as its role in regional water planning, the infrastructure needed for conveyance and distribution, the energy requirements, the production and distribution costs, and the final price to farmers. The study is based on descriptive and quantitative data collected from desalination plants and irrigation district managers through technical questionnaires and personal interviews. The results show how seawater desalination is effectively alleviating the regional constraints in the irrigated agriculture supply, and why it is becoming strategic to maintaining food production and socioeconomic development. However, the high-energy requirements and associated costs in comparison with other water sources limit a more widespread use for agriculture, and for this reason desalinated water still only plays a complementary role in most irrigation districts.

Mención Europeo / Mención Internacional: Concedido [SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. La tesis estudia el funcionamiento hídrico del cerezo a partir del empleo de diferentes estrategias de riego y técnicas de cultivo. Para ello, se evaluaron las respuestas agronómica y fisiológica del cultivo y se estudiaron y compararon diferentes indicadores del estado hídrico del continuo suelo, planta, atmósfera con el fin último de aumentar la productividad del uso de agua. [ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. The global sweet cherry production has sharply increased in the last decades. As consumer interest in this seasonal fruit keeps growing, growers from areas where cherries have not been traditionally cultivated exhibit interest and consider its cultivation due to a demand exceeding the offer. These new areas are interested in extending sweet cherry season and providing high quality fruit when there is a low supply on the market. To achieve these goals, it has been necessary to adopt new orchard systems, new cultivar/rootstock combinations adapted to different edaphoclimatic conditions, and drip irrigation systems. Los artículos que componen la tesis son los siguientes:: Artículo I. Blanco, V., Domingo, R., Pérez-Pastor, A., Blaya-Ros, P.J., Torres-Sánchez, R., 2018. Soil and plant water indicators for deficit irrigation management of field-grown sweet cherry trees. Agricultural Water Management, 208:83-94. DOI: 10.1016/j.agwat.2018.05.021. Artículo II. Blanco, V., Martínez-Hernández, G.B., Artés-Hernández, F., Blaya-Ros, P.J., Torres-Sánchez, R., Domingo R., 2019. Water relations and quality changes throughout fruit development and shelf life of sweet cherry grown under regulated deficit irrigation. Agricultural Water Management, 217:243-254. DOI: 10.1016/j.agwat.2019.02.028. Artículo III. Blanco, V., Torres-Sánchez, R., Blaya-Ros, P.J., Pérez-Pastor, A., Domingo, R., 2019. Vegetative and reproductive response of ‘Prime Giant’ sweet cherry trees to regulated deficit irrigation. Scientia Horticulturae, 249:478-489. DOI: 10.1016/j.scienta.2019.02.016. Artículo IV. Blanco, V., Zoffoli, J.P., Ayala, M., 2019. High tunnel cultivation of sweet cherry (Prunus avium L.): physiological and production variables. Scientia Horticulturae, 251:108-117. DOI: 10.1016/j.scienta.2019.02.023. Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario por la Universidad Politécnica de Cartagena

El uso de agua marina desalinizada para el riego agrícola supone un recurso que garantiza un aporte continuo de agua y debería ser considerada como una alternativa a las fuentes tradiciones de la misma, sobre todo en zonas de escasez como es el sur de Europa. Sin embargo, presenta una serie de características que deben de ser consideradas para que su uso no suponga riesgos tanto para la producción de los cultivos como para la sostenibilidad del suelo, como son: (1) las excesivas concentraciones de cloruros y sodio, (2) las bajas concentraciones de calcio, magnesio y sulfatos, (3) las elevadas concentraciones de boro y (4) los riesgos de sodificación de suelos. Por lo tanto, es necesario llevar acabo proyectos que muestren el correcto manejo que debe de realizarse con este tipo de agua, El estudio se realizará en un invernadero de cultivo de tomate, para los ciclos otoño-invierno y primavera-verano. El alumno será el encargado de realizar los muestreos de agua, suelo y planta, que se realizarán periódicamente en la explotación, así como los correspondientes análisis de laboratorio, cuyos resultados deberá interpretar para realizar un completo diagnóstico agrícola. De igual modo, deberá realizar una evaluación económica y ambiental del uso de agua desalinizada en la producción de tomate. Escuela Técnica superior de Ingeniería Agronómica Universidad Politécnica de Cartagena

El objetivo principal de este proyecto se basa en determinar la idoneidad técnica y la viabilidad económica de una instalación de picoturbinado hidrocinético en los canales del sistema de riego de la Huerta de Murcia. Este primer propósito conlleva una serie de objetivos secundarios que también deben desarrollarse con el mismo rigor, de forma que se obtenga finalmente una conclusión sólida y bien fundamentada, dando lugar a posibles estudios futuros en este campo u otros similares. El estudio de viabilidad deberá llevar consigo un diseño de la instalación. Se trata de un diseño completo del rotor hidrocinético, incluyendo posteriormente un modelo CAD 3D de la instalación completa y su adecuación al emplazamiento. Se buscarán medidas para generalizar, en la medida de lo posible, la instalación a otros emplazamientos del sistema de riego, al igual que se intentará respetar al máximo el entorno ambiental de la zona. Por su parte, el diseño detallado del rotor necesitará de información hidráulica y geométrica del emplazamiento en cuestión. Se realizará una relación de emplazamientos potenciales dentro del sistema de riego de la Huerta de Murcia para este tipo de generación. Eligiendo el óptimo, se procederá a su caracterización técnica integral. Debido a la importancia de la energía cinética disponible, se medirá la velocidad del flujo en la ubicación, obteniendo los valores de las magnitudes hidráulicas pertinentes para el diseño. Todo el proceso de diseño y caracterización se verá influenciado por el conocimiento en el campo de las turbinas hidrocinéticas. Por ello, se realizará previamente una revisión bibliográfica profunda de la tecnología. Además, para la búsqueda de emplazamientos será esencial la compresión de todo el sistema de riego. Con el propósito de contextualizar el proyecto, también se realizará una reseña histórica de la red de acequias. Finalmente, a modo de profundizar en las antiguas máquinas hidráulicas presentes y ligando ingeniería antigua y moderna, se estimará la potencia de la Rueda de La Ñora. Acabo el proceso de diseño y regresando al punto final, la viabilidad económica de la instalación se calculará mediante los parámetros financieros pertinentes. En general, el proyecto fin de grado pretende determinar la rentabilidad económica de un pequeño sistema de generación eléctrica en los cauces de la Huerta de Murcia, utilizando métodos de cálculo hidráulicos y mecánicos. También se añadirá una aportación cultural que intentará realizar una simbiosis entre ingeniería hidráulica antigua y moderna en la zona. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Universidad Politécnica de Cartagena

[ESP] Para ahorrar costos mediante la gestión óptima del agua de riego, se requiere un conocimiento preciso del consumo del agua de las diferentes especies y variedades de plantas en diferentes condiciones climáticas, suelos, etc. La forma más exacta de determinar este consumo agua es mediante el uso de lisímetros de pesada. Desafortunadamente, debido a los altos costes actuales, su empleo queda reducido a muy pocas estaciones de lisimetría ubicadas en centros de investigación, que se utilizan para determinar el consumo real de las plantas, y obtener modelos matemáticos para intentar extrapolar su empleo a otras parcelas que, en la mayoría de los casos, no cumplen las mismas condiciones de los ensayos que permitieron obtener los modelos (climas, suelo, cultivo, etc.) provocando errores en la estimaciones de las necesidades de agua de los cultivos. De ahí la necesidad de desarrollar nuevos lisímetros de bajo coste que permitan constituir estaciones de lisimetría a un precio asequible, y así contribuir a mejorar el manejo del riego y, por tanto, de los recursos hídricos disponibles. Esta tesis doctoral describe el diseño y desarrollo de un novedoso lisímetro de pesada de bajo coste, y su valoración técnica y económica a través de la implementación de una estación de lisimetría constituida por 16 lisímetros para analizar el consumo de agua de plantas en maceta. El sistema ha sido verificado como de alta precisión, fácil de configurar, y capaz de filtrado y almacenamiento de datos en tiempo real, así como el control de la electroválvulas para abrir o cerrar el depósito donde se almacena el agua de drenaje. Este nuevo sistema agromótico ofrece innumerables posibilidades para determinar con precisión el consumo de agua de cualquier planta. Además, si tenemos en cuenta su sostenibilidad económica, demostrado por un estudio llevado a cabo para este fin específico, que muestra un valor neto positivo del proyecto, con una probabilidad del 99%, se convierte en un fascinante instrumento para proyectos de investigación, así como una gran herramienta recomendada para la mejora de la productividad de los cultivos. [ENG] For optimal, cost-saving management of irrigation water, accurate knowledge of the overall water consumption is needed, taking into account different species and varieties of plants, weather and soil conditions. The most accurate way to determine this water consumption is by using weighting lysimeters. Unfortunately, due to the current high costs, their use is limited to a few lysimetric stations located in research facilities, which are used to calculate the plant real consumption, and to develop mathematical models to extrapolate those data to other different crops, having in most of cases different conditions from the ones used to estimate the models, thus causing errors in those estimations. For all of this, the need to develop an affordable low-cost lysimetric station arises, to contribute to improve water management, and thus, the available water resources. This PhD. Thesis describes the design and development of a novel low-cost weighting lysimeter and a technical and economical assessment through the setup of a lysimetric station, comprising 16 lysimeters to analyze the water consumption in potted plants. It has been verified as a high accuracy, easy to set up, real time data acquisition system, including the electrovalves control, to automate the drain tank. This new agromotic system offers a wide range of possibilities to accurately measure the water consumption of any given plant. Besides, its economic sustainability has been proved by specific research, showing a positive net value with a 99% reliability, becoming into a fascinating research instrument as well as a suggested tool to improve crops productivity., Escuela Internacional de Doctorado, Universidad Politécnica de Cartagena, Programa Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario

Mención Europeo / Mención Internacional: Concedido [SPA] La investigación de la tesis doctoral en curso se ocupa de la evaluación de la respuestas agronómicas y fisiológicas de madura la uva de mesa madura cv. 'Carmesí Seedless 'a secado parcial de la zona raíz (PRD) y el riego deficitario controlado (RDC) con respecto a otros tratamientos de riego que recibieron diferentes cantidades de agua aplicada. Con este fin, se establecieron cuatro tratamientos de riego: (i) Control, que recibe el 110% de la evapotranspiración del cultivo estándar, ETC, a lo largo toda la estación de crecimiento, siguiendo los criterios de la granja comercial; (ii) RDI tratamiento, regadío similar a los niveles de control durante la pre-envero y en el 50% de la misma durante post pinta (considerado el período no crítico); (iii) PRD tratamiento, regado de una manera similar a la IDI pero alternando (cada 10-14 días) las partes secas y húmedas de la zona radicular, dependiendo de déficit de agua con respecto a capacidad de campo; y (iv) un tratamiento de riego null (NI), que sólo recibió la precipitación natural y riego suplementario ocasional cuando el mediodía el potencial hídrico del tallo (ψs) superó -1.2 MPa. Para establecer ecuaciones de referencia Se utilizó otro tratamiento de riego completo (110-115% ETc). Además, el resultados se extrapolaron a un experimento en macetas con el fin de determinar la el comportamiento fisiológico de este cultivar, bajo condiciones controladas en una invernadero. [ENG] The research of the current PhD Thesis deals with the evaluation of the agronomic and physiological responses of mature table grapes cv. ‘Crimson Seedless’ to partial root-zone drying (PRD) and regulated deficit irrigation (RDI) with respect to other irrigation treatments that received different amounts of water applied. To this end, four irrigation treatments were established: (i) Control, receiving 110 % of crop standard evapotranspiration, ETC, throughout the whole growing season following the criteria by the commercial farm; (ii) RDI treatment, irrigated similar to Control levels during pre-veraison and at 50% of the same during post-veraison (considered the non-critical period); (iii) PRD treatment, irrigated in a similar way to RDI but alternating (every 10-14 days) the dry and wet sides of the root-zone, depending on water deficit with respect to field capacity; and (iv) a null irrigation treatment (NI) which only received natural precipitation and occasional supplementary irrigation when the midday stem water potential (ψs) exceeded -1.2 MPa. To establish reference equations another full irrigation treatment (110-115% ETc) was used. Furthermore, the results were extrapolated to a pot experiment in order to determine the physiological behavior of this cultivar, under controlled conditions in a greenhouse. Chapter I analysed the yield response and chemical quality to long-term deficit irrigation (DI) strategies. No significant differences were found between PRD and RDI with respect to well-watered vines irrigated according to ETc, thus the application of a greater amount of water was not essential for plant behavior and berry development in ‘Crimson Seedless’ table grapes. Both PRD and RDI treatments supposed a water saving of 35% without compromising total yield and its components. Only NI (which received 72% less water than Control) led to a reduction in yield and the weight of clusters/berries compared with the other irrigated counterparts. Water use efficiency was also increased in all DI treatments as many water restrictions were assessed. Regarding chemical berry quality, all deficit irrigation treatments increased berry coloration (evaluated subjectively and objectively) which is considered the main issue of this variety for its marketability. Despite the fact that RDI and PRD received the same amount of annual water applied, PRD induced a greater accumulation of skin anthocyanins, resveratrol and antioxidant capacity. Although PRD did not show significant changes in yield response with respect to RDI, the fact that PRD increased the main bioactive compounds analysed that are beneficial to health, underlined the feasibility of the implementation of this strategy by growers. Chapter II focused on the long-term impact of DI strategies on physical berry quality, with particular attention to the berry firmness, since it is one of the most important characteristics in order to be marketed and for consumer acceptance. Moreover, the storage performance to ascertain the potential shelf-life of this cultivar was reported. RDI and PRD did not noticeably affect physical berry quality after cold storage while the subsequent shelf-life period tended to minimise the difference found at harvest or at the end of cold storage. Furthermore, NI treatment showed the worst sensory scores post-harvest and the most dehydrated clusters and lower berry size. In fact, sensory results were similar in RDI and PRD, which provided grapes that were more acceptable to consumers than well-irrigated vines, mainly due to lower stem browning and higher berry coloration. Remarkably, PRD registered the highest berry shattering, which was correlated with the lower concentration of ABAxylem induced by the grower’s strategy. Thus, the results obtained in Chapters I and II indicate that it is possible to decrease irrigation by applying RDI and PRD to ‘Crimson Seedless’ table grapes without adversely affecting yield and the physicochemical berry quality. The physiological response and vegetative growth to DI strategies were described in Chapter III. The analysis of the physiological fluxes (net CO2 assimilation, ACO2 and transpiration rate, E) and their characteristic attributes (stomatal conductance, gs) determined at leaf scale, under saturating-light conditions, showed a water stress response in accordance to the water stress severity imposed, regardless of irrigation strategy. Comparing post-veraison strategies, PRD induced higher plant and soil water deficit levels than RDI. Nevertheless, PRD neither significantly reduced gs nor increased ABAxylem against expectations. These results suggest a greater root development and root density from PRD with respect to RDI for water uptake. As expected, vegetative parameters were adversely affected by the severe deficit reached in NI, while the leaf area index was also modified by PRD. Principal components analysis (PCA) results showed that inter-annual differences detected between irrigation treatments were higher than those observed between phenological periods, especially when RDI and PRD were compared. Furthermore, maximum daily shrinkage (MDS) was the best plant-water status indicator to ascertain irrigation differences before veraison, whereas other conventional plant water status indicators (such as water potential and transpiration rate, E) might be considered for irrigation scheduling during post-veraison. Different reference lines appeared in Chapter IV from plant water status indicators such as MDS and ψs indicators were obtained during pre and post-veraison periods, respectively, for irrigation scheduling in well-irrigated table grapes cv. ‘Crimson Seedless’. In this sense, MDS and ψs showed better adjustment with mean temperature (Tm) during pre-veraison, while after veraison reference crop evapotranspiration (ET0) and vapour pressure deficit can also be used. The correlation coefficients in MDS decrease during post-veraison due to changes of stem transpiration, the presence of sugar-demanding sinks and the accumulated ABAxylem. Besides this, under commercial conditions, water savings with respect to conventional scheduling based on ETc were achieved when the irrigation scheduling was done using SIMDS around unity (in pre-veraison) and maintaining ψs as a threshold value in well-watered vines (in post-veraison). Moreover, in this Chapter we also observed that some standard cultural practices such as girdling and the collocation of hail mesh to prevent torrential rainfalls might also modify vine water status. From a physiological point of view, the results obtained were extrapolated to a pot experiment in Chapter V. Table grapes showed a substantial loss of photosynthetic capacity as the season progressed both growing in the field (as shown in Chapter III) and in a pot experiment (Chapter V). Crimson Seedless displayed different responses to DI strategies, depending on the diurnal course. At predawn (t1) and early morning (t2), the cultivar showed near-anisohydric behavior, through a less effective stomatal control of drought, whereas at midday (t3), the behavior was near-isohydric. In addition to this, water stress conditions induce avoidance mechanisms to drought, such as stomatal closure, partial defoliation and a reduction in leaf insertion angle. Analysis of the vegetative response does not indicate that PRD vines respond differently, or present a clear distinct adaptive mechanism to water stress with respect to RDI vines. In fact, pruning dry weight was only affected by severe water deficit (NI). Universidad Politécnica de Cartagena Programa Oficial de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario

Mención Europeo / Mención Internacional: Concedido, [SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. La población mundial alcanzará unos 10.000 millones de personas en 2050, según recientes proyecciones (ONU, 2017). Para satisfacer la demanda de alimentos, la agricultura necesitará producir casi el 50% más en 2050 que en 2012. Así pues, el incremento de la productividad agrícola de una manera sostenible, conservando el agua y previniendo la contaminación del suelo debe de ser, actualmente, uno de los principales retos de la investigación agronómica a nivel de ecosistema. Es sabido que el agua es el factor de producción más limitante (CE, 2017), especialmente en áreas semiáridas, como la del Mediterráneo, donde el agua de riego no está siempre disponible debido a su escasez (Pedrero et al., 2015). Al mismo tiempo, las predicciones actuales sobre el cambio climático señalan que en el sur de Europa las olas de calor extremo y la reducción de las precipitaciones y del agua disponible limitarán más aún la productividad agraria dado que se está incrementando la frecuencia e intensidad de los periodos de sequía (García-Galiano et al., 2015; FAO, 2016). El uso de fuentes de agua no convencionales como el agua regenerada (AR) y de estrategias de riego deficitario controlado (RDC) podrían ser alternativas adecuadas para los agricultores. En este sentido, el AR puede ser beneficiosa para los cultivos dado que la presencia de macronutrientes (N, P, K) puede ayudar a reducir los requerimientos de fertilizantes, como el nitrato, dando lugar a importantes ahorros (Pedrero et al., 2013). No obstante, se requiere una gestión adecuada y cuidadosa del N para que sea absorbido por la planta y no se lixivie, contaminando así el suelo y los acuíferos (Laslo et al., 2012). En Murcia, una región agronómica semiárida, el 93% del AR tiene una conductividad eléctrica por encima de 2 dS·m-1 y un 37% por encima de 3 dS·m-1, según datos de ESAMUR. La salinidad está entre los factores ambientales más importantes responsables de pérdidas sustanciales de producción en la agricultura a nivel mundial y es uno de los problemas más serios que confronta la viabilidad a largo plazo de la agricultura en sistemas de producción regados con AR en regiones semiáridas. Esto es un inconveniente especialmente en cítricos, dado que son uno de los cultivos, más significativos a nivel mundial, considerados sensibles a la salinidad (Al-Yassin, 2005) y a la acumulación de boro (B) (Grattan, 2015). Entre los efectos más destacados de las altas concentraciones de estos fitotóxicos se encuentra el cierre estomático (Gimeno et al., 2012), que reduce la disponibilidad de CO2 para la fotosíntesis (García-Sánchez y Syvertsen, 2006) y aumenta la acumulación de iones (Brumos et al., 2009; Mouhaya et al., 2010) y el daño en las hojas, lo que generalmente conduce a una reducción en la producción total de fruta (Murkute et al., 2005). Por consiguiente, el B y la salinidad pueden limitar la viabilidad a largo plazo del uso de AR en cítricos a medida que aumenta el tiempo de exposición a los mismos. El conocimiento del papel que desempeñan la fenología, la capacidad fotosintética, así como el estado hídrico de la planta en la función fisiológica, y sus interacciones durante el ciclo de cultivo, es clave para evaluar la productividad de los árboles frutales (MirásÁvalos et al., 2011) y para la caracterización del impacto de las distintas prácticas agronómicas. En este sentido, la presente Tesis Doctoral trata de evaluar la respuesta agronómica y fisiológica de los cítricos al riego con AR combinado con RDC. Los ensayos se llevaron a cabo en una finca comercial de cítricos, localizada en el noreste de la región de Murcia, a 7 km de Molina de Segura (38◦07´18´´N, 1◦13´15´´W) Con un clima BSk, según la clasificación de Köppen-Geiger (Peel et al., 2007) durante el periodo 2012-2015. [ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. World population will reach 10,000 million in 2050 by recent projections (ONU, 2017). To meet the demand for food, agriculture in 2050 will need to produce almost 50% more than in 2012. Thus, the increase of agricultural productivity in a sustainable way, conserving water and preventing soil contamination must be, currently, one of the main challenges of agronomic research at the ecosystem level. It is known that water is the most limiting factor of production (CE, 2017), especially in semi-arid areas, such as the Mediterranean, where irrigation water is not always available due to its scarcity (Pedrero et al., 2015). At the same time, current predictions on climate change indicate that extreme heatwaves and the reduction of rainfall and available water in southern Europe will limit agricultural productivity as the frequency and intensity of drought periods is increasing (García-Galiano et al., 2015, FAO, 2016). The use of unconventional water sources such as reclaimed water (RW) and strategies of regulated deficit irrigation (RDI) could be suitable alternatives for farmers. In this sense, RW can be beneficial for crops since the presence of macronutrients (N, P, K) can help reduce fertilizer requirements, such as nitrate, leading to significant savings (Pedrero et al., 2013). However, an adequate and careful management of the N is required so that it is absorbed by the plant and is not leached contaminating the soil and aquifers (Laslo et al., 2012). In Murcia, a semi-arid agronomic region, 93% of the RW has an electrical conductivity above 2 dS m-1 and 37% above 3 dS · m-1, according to recent data from ESAMUR. Salinity is among the most important environmental factors responsible for substantial losses of production in agriculture worldwide and is one of the serious problems confronting the long-term viability of agriculture in production systems irrigated with RW in semi-arid regions. This is a disadvantage, especially in citrus fruit, as they are one of the most significant crops worldwide considered sensitive to salinity (Maas, 1993; Al-Yassin, 2005) and to the accumulation of boron (B) (Grattan, 2013). The primary effect of the high concentrations of these phytotoxics is stomatal closure (Gimeno et al., 2012), which reduces the availability of CO2 for photosynthesis (García-Sánchez y Syvertsen, 2006) and increases the accumulation of ions (Brumos et al. al., 2009; Mouhaya et al., 2010) and leaf damage, which generally leads to a reduction in total fruit production (Murkute et al., 2005). Therefore, B and salinity can Tesis Doctoral Estudio de viabilidad del uso de AR y RDC en cítricos 54 limit the long-term viability of the use of RW in citrus fruits as the time of exposure to them increases. The knowledge of the role played at the leaf level by the phenology, the structure and the photosynthetic function, as well as the hydric state of the plant in the physiological function, and their interactions during the crop cycle is important to evaluate the productivity of fruit trees (Mirás-Ávalos et al., 2011) and for the characterization of the impact of the different agronomic practices. In this sense, the Doctoral Thesis tries to evaluate the agronomic and physiological response of citrus fruits to irrigation with RW combined with RDI. The experiments were carried out in a commercial citrus farm, located in the northeast of the region of Murcia, 7 km from Molina de Segura (38◦07'18''N, 1◦13'15' 'W) with a BSk climate, according to the Köppen-Geiger classification (Peel et al., 2007) during the period 2012-2015., [ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. World population will reach 10,000 million in 2050 by recent projections (ONU, 2017). To meet the demand for food, agriculture in 2050 will need to produce almost 50% more than in 2012. Thus, the increase of agricultural productivity in a sustainable way, conserving water and preventing soil contamination must be, currently, one of the main challenges of agronomic research at the ecosystem level. It is known that water is the most limiting factor of production (CE, 2017), especially in semi-arid areas, such as the Mediterranean, where irrigation water is not always available due to its scarcity (Pedrero et al., 2015). At the same time, current predictions on climate change indicate that extreme heatwaves and the reduction of rainfall and available water in southern Europe will limit agricultural productivity as the frequency and intensity of drought periods is increasing (García-Galiano et al., 2015, FAO, 2016). The use of unconventional water sources such as reclaimed water (RW) and strategies of regulated deficit irrigation (RDI) could be suitable alternatives for farmers. In this sense, RW can be beneficial for crops since the presence of macronutrients (N, P, K) can help reduce fertilizer requirements, such as nitrate, leading to significant savings (Pedrero et al., 2013). However, an adequate and careful management of the N is required so that it is absorbed by the plant and is not leached contaminating the soil and aquifers (Laslo et al., 2012). In Murcia, a semi-arid agronomic region, 93% of the RW has an electrical conductivity above 2 dS m-1 and 37% above 3 dS · m-1, according to recent data from ESAMUR. Salinity is among the most important environmental factors responsible for substantial losses of production in agriculture worldwide and is one of the serious problems confronting the long-term viability of agriculture in production systems irrigated with RW in semi-arid regions. This is a disadvantage, especially in citrus fruit, as they are one of the most significant crops worldwide considered sensitive to salinity (Maas, 1993; Al-Yassin, 2005) and to the accumulation of boron (B) (Grattan, 2013). The primary effect of the high concentrations of these phytotoxics is stomatal closure (Gimeno et al., 2012), which reduces the availability of CO2 for photosynthesis (García-Sánchez y Syvertsen, 2006) and increases the accumulation of ions (Brumos et al. al., 2009; Mouhaya et al., 2010) and leaf damage, which generally leads to a reduction in total fruit production (Murkute et al., 2005). Therefore, B and salinity can Tesis Doctoral Estudio de viabilidad del uso de AR y RDC en cítricos 54 limit the long-term viability of the use of RW in citrus fruits as the time of exposure to them increases. The knowledge of the role played at the leaf level by the phenology, the structure and the photosynthetic function, as well as the hydric state of the plant in the physiological function, and their interactions during the crop cycle is important to evaluate the productivity of fruit trees (Mirás-Ávalos et al., 2011) and for the characterization of the impact of the different agronomic practices. In this sense, the Doctoral Thesis tries to evaluate the agronomic and physiological response of citrus fruits to irrigation with RW combined with RDI. The experiments were carried out in a commercial citrus farm, located in the northeast of the region of Murcia, 7 km from Molina de Segura (38◦07'18''N, 1◦13'15' 'W) with a BSk climate, according to the Köppen-Geiger classification (Peel et al., 2007) during the period 2012-2015., Esta Tesis Doctoral ha sido realizada gracias al apoyo y financiación de los siguientes proyectos: SIRRIMED (KBBE-2009-1-2-3, Proposal No. 245159); SENECA (05665/PI/07 and 11872/PI/09); SENECA–Excelencia Científica (19903/GERM/15); CONSOLIDER INGENIO 2010 (CSD2006-0067 MEC); CICYT (AGL2010-17553, AGL2013-49047-C2-515 2-R y AGL2016-77282-C3-1-R). Además, la autora Cristina Romero Trigueros agradece el apoyo financiero recibido del programa JAE del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)., Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. Está formada por un total de cuatro artículos: 1. Cristina Romero Trigueros; Pedro Antonio Nortes Tortosa; Francisco Pedrero Salcedo; Oussama Mounzer; Juan José Alarcón Cabañero; Jose María Bayona Gambín; Emilio Nicolás Nicolás. Assessment of the viability of using saline reclaimed water in grapefruit in medium to long term. Spanish Journal of Agricultural Research, 2014, 12(4), pp. 1137-1148. DOI: 10.5424/sjar/2014124-5495. 2. Cristina Romero Trigueros; Pedro Antonio Nortes Tortosa; Juan José Alarcón Cabañero;Johannes E. Hunink; Margarita Parra; Sergio Contreras; Peter Drogers; Emilio Nicolás Nicolás. Effects of saline reclaimed waters and deficit irrigation on Citrus physiology assessed by UAV remote sensing. Agricultural Water Management, 2017, 183, pp. 60-69. DOI: 10.1016/j.agwat.2016.09.014. 3. Cristina Romero Trigueros; Pedro Antonio Nortes Tortosa; Juan José Alarcón Cabañero; Emilio Nicolás Nicolás. Determination of 15N stable isotope natural abundances for assessing the use of saline reclaimed water in grapefruit. Environmental Engineering and Management Journal, 2014, 13(10), pp. 2525-2530. 4. Cristina Romero Trigueros; Pedro Antonio Nortes Tortosa; Margarita Parra; José María Bayona Gambín; Juan José Alarcón Cabañero; Emilio Nicolás Nicolás. Effect of deficit irrigation and reclaimed water on yield and quality of grapefruits at harvest and postharvest. LWT – Food Science and Technology, 2017, 18(B), pp. 405-411. DOI: org/10.1016/j.lwt.2017.05.001., Escuela Internacional de Doctorado EINDOC-UPCT, Universidad Politécnica de Cartagena, Programa de doctorado Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario (TAIDA)

Este trabajo tiene los siguientes objetivos: 1.- Proporcionar una visión general tanto sobre la Energía Solar Fotovoltaica, como sobre su evolución y aplicaciones en su contexto histórico y técnico en los últimos años, así como su situación actual y perspectivas en España y el mundo. 2.- Exponer la metodología para el diseño de sistemas de bombeo solar contra balsa y su aplicación a un caso práctico. 3.- Analizar los diferentes elementos que configuran el sistema de bombeo y los parámetros que los determinan. 4.- Estudiar la viabilidad económica, ambiental y social del caso práctico y el marco legal actual. 5.- Proponer medidas complementarias que permitan un mejor control y automatización del bombeo solar contra balsa. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Universidad Politécnica de Cartagena

En la presente Tesis Doctoral se pretende contribuir al uso eficiente del agua de riego del olivar en la provincia de Jaén, en función a la calidad de las fuentes de agua disponibles para riego (superficial y subterránea), y teniendo presente la influencia de factores agroclimatológicos. Como método de trabajo ha desarrollado un Sistema de Información Geográfico (GIS) basado en herramientas de decisión multicriterio-multiobjetivo (EMC-EMO). La metodología propuesta ha permitido proponer soluciones complejas en el manejo del agua de riego en olivar en la provincia de Jaén, que integran muchos criterios de decisión. La herramienta de decisión basada en GIS propuesta ha sido efectiva definiendo estrategias a escala regional en el manejo del riego, con propuestas de manejo del riego acordes con las calidades del agua. Los resultados, tras el análisis de la información, han proporcionado soluciones complejas que integran distintos aspectos del manejo del cultivo con la relación suelo-agua-olivar. This Doctoral Thesis aims to contribute to the efficient use of irrigation water in the olive orchards in the province of Jaén, based on the quality of water sources available for irrigation (surface and underground), and bearing in mind the influence of agroclimatological factor. To this end, we developed a Geographic Information System (GIS) based on multicriteria-multiobjective decision tools (EMC-EMO). The GIS system provided complex solutions in the management of irrigation water in olive groves in the Jaén province, which integrate many decision criteria. The proposed GIS-based decision-making tool has been effective in defining strategies at the regional level for irrigation management in accordance with water quality. As result, after the analysis of the information, it was obtained complex solutions that integrate different aspects of crop management with the soil-water-olive relationship. Tesis Univ. Jaén. Departamento de Ingeniería Mecánica y Minera. Leída el 06 de julio de 2018.

[ESP] El objetivo de la Tesis se centró en desarrollar las bases necesarias para programar el riego del melocotonero (Prunus persica (L.) Batsch, cv. Flordastar, injertados sobre pie de GF-677) utilizando exclusivamente medidas de la máxima contracción diaria del tronco (MCD). Este objetivo global se abordó a partir de los siguientes objetivos parciales: a) evaluación de la sensibilidad de la MCD como indicador del estado hídrico, b) comparación de la programación del riego utilizando medidas de la MCD y el flujo de savia, c) elaboración de ecuaciones de referencia de la MCD, y d) evaluación de la utilización de estas ecuaciones de referencia en la programación del riego. Los resultados indicaron que la MCD es un indicador más sensible y consistente que el flujo de savia para diagnosticar cambios en el estado hídrico del melocotonero. Las bajas necesidades de mantenimiento del instrumental, junto con el suministro de información en tiempo real confirmaron sus potencialidades como herramienta de precisión para la programación automática del riego. En este sentido, cabe destacar que se pudo programar el riego del melocotonero utilizando exclusivamente medidas de la máxima contracción diaria del tronco, ya que las dosis de riego se pudieron ajustar de forma precisa conforme se generaba la información suministrada por el indicador, no induciendo ninguna situación de déficit hídrico ni afectando la producción ni la calidad del melocotón. Por el contrario, la programación del riego utilizando medidas de flujo de savia mostró una inferior precisión en los ajustes de las dosis de riego, induciendo situaciones de déficit hídrico moderado y afectando el tamaño de los frutos recolectados. Complementariamente, pudo demostrarse que el riego programado manteniendo la intensidad de señal de la MCD en valores muy cercanos a la unidad es una prometedora herramienta para la estima de las necesidades de riego de los cultivos. Por otro lado, los ajustes diarios de las dosis de riego suponen un claro aumento de la precisión del riego en periodos de alta variabilidad como el crecimiento del fruto. Pudieron obtenerse ecuaciones de referencia para la MCD respecto de las variables climáticas, si bien, sólo cuando se utilizan valores de la evapotranspiración del cultivo de referencia, el déficit de presión de vapor medio diario o la temperatura media diaria fue posible obtener ecuaciones de referencia con validez interanual. Para la elaboración de estas líneas de base es necesario considerar que las variaciones diarias del diámetro del tronco tienen que contemplarse no sólo en el contexto del balance hídrico de la planta sino en el del balance de carbono, lo que obliga a considerar periodos fenológicos concretos, evitando la consideración conjunta de toda la estación de crecimiento. La comparación de la respuesta al riego programado utilizando ecuaciones o árboles de referencia mostró como la programación con árboles de referencia es más precisa durante el periodo de crecimiento del fruto. No obstante, los resultados obtenidos durante la postcosecha sugirieron que el uso de ecuaciones de referencia elaboradas sobre la base de datos de más años constituirá un adecuado procedimiento para programar de forma precisa el riego. [ENG] The research reported in this Thesis was carried out to test the hypothesis that irrigation scheduling in peach trees (Prunus persica (L.) Batsch, cv. Flordastar, grafted on GF-677) can be based exclusively on maximum daily trunk shrinkage (MDS) measurements. For this, we studied i) the sensitivity of MDS and sap flow (SF) as indicators of the plant water status in response to a cycle of water stress and recovery, ii) the comparison of irrigation scheduling using MDS and SF measurements, iii) the feasibility of obtaining MDS baselines for use in irrigation scheduling, and iv) the plants response to irrigation scheduled using these reference equations. Our findings indicated that MDS in peach trees is a more suitable plant-based indicator than SF because it is more sensitive and reliable in detecting changes in plant water status. Moreover, other complementary aspects, including that the sensors did not need repositioning during the observation period, low labour costs and the possibility of obtaining automatic information in real time, confirm the suitability of using MDS as an indicator for irrigation scheduling Peach tree irrigation scheduling can be based on MDS measurements alone, because it is possible to adjust the irrigation schedule according to the daily information provided by MDS without affecting plant water status, yield and fruit size. In addition, MDS signal intensity-driven irrigation schedules at MDS signal intensity values very close to unity could be applied to derive better irrigation protocols when local Kc values are not available. On the contrary, peach irrigation scheduling using SF measurements showed a lower precision, inducing mild water stress situations and affecting fruit size. Daily irrigation scheduling improved irrigation precision in periods of high MDS variability as fruit growth period. Reference relations between MDS and climatic variables in trees under non-limiting soil water conditions were established, with the characteristic that it was possible to predict MDS reference values using inter-seasonal equations only when climatic variables measured on a whole-day basis (crop reference evapotranspiration, mean daily vapour pressure deficit and daily mean air temperature) were used. The fact that during the experiment the fits for individual periods were better than those obtained for the seasonal regressions, confirmed that daily stem diameter variations must be considered not only in the context of the water status of the plant but also in the context of the carbon status of the plant, because, under non-limiting soil water conditions, MDS values were closely related to the presence or absence of a sugardemanding sinks. The comparison of the plant response to irrigation scheduled using reference equations or reference trees showed that during fruit growth the use of reference trees is more convenient. Nevertheless, the results obtained after harvest induce to think that the use of reference equations elaborate on more data years basis will be a suitable procedure to obtain reference MDS values for precise irrigation scheduling., Escuela Internacional de Doctorado, Universidad Politécnica de Cartagena, Programa de Doctorado de Tecnología agraria y alimentaria

La gestión del agua constituye un desafío importante en la actualidad, sobre todo en zonas de escasez hídrica. La agricultura es la actividad que más agua consume, y de ahí la necesidad de diseñar estrategias que hagan un uso más eficiente de este recurso. Una de esas estrategias de ahorro de agua es el riego deficitario controlado (RDC), que consiste en reducir los aportes hídricos en ciertas fases del ciclo de cultivo sin alterar los rendimientos de forma considerable. Pero para que estas estrategias sean adoptadas por los agricultores han de ser técnica y económicamente rentables. El objetivo principal de este trabajo es evaluar económicamente el uso de RDC en varios cultivos frutales (albaricoquero, peral, melocotonero y paraguayo) sobre la base del seguimiento del cultivo llevado a cabo en diferentes fincas comerciales en Jumilla. Para alcanzar el objetivo se han utilizado los datos obtenidos en un experimento de campo por cada cultivo en el cual se comparan los tratamientos de riego deficitario con un tratamiento control que satisface el 100% de la ETc, en base a indicadores económicos obtenidos con la metodología de evaluación de inversiones. Escuela Técnica superior de Ingeniería Agronómica Universidad Politécnica de Cartagena

El gran reto de la agricultura en el futuro próximo será, por una parte, la tarea de incrementar la producción con menos agua, particularmente en países con limitados recursos hídricos (Fereres y Connor, 2004), y por otra parte el uso seguro para el riego de los recursos hídricos no convencionales, sustituyendo a los recursos hídricos potables. La Cuenca del Segura (Murcia), es la única cuenca en España cuyos recursos naturales no pueden cubrir su demanda de agua. El principal uso es el agrícola, con un 84% (CHS, 2009), por esta razón, el desarrollo de nuevas técnicas de optimización y ahorro de agua en la agricultura murciana es especialmente importante. El trasplante de un cítrico desde vivero a campo, supone todo un proceso de aclimatación al nuevo suelo y condiciones ambientales que conllevará situaciones de estrés para el plantón joven en general, y daños mecánicos en el sistema radicular, como la deshidratación de las raíces. En zonas áridas, como las de la región de Murcia, esta situación podría solucionarse proporcionando un sistema con adecuada capacidad de retención de agua. El proyecto HIPOFRUIT nace con el principal objetivo de desarrollar un sistema semi-hidropónico para el cultivo sostenible de los frutales. En concreto se pretende desarrollar un sistema basado en bolsas de sustratos (orgánicos o inertes) colocadas sobre la superficie del suelo o semi-enterradas, permitiendo la penetración de las raíces en su interior. De este modo se persigue mantener el sistema radicular en un medio con una óptima aeración y, al mismo tiempo, una gran capacidad de retención de agua. Cabe destacar también, que el sustrato es un medio de fácil penetración, favoreciendo la proliferación de raíces más finas y frágiles de un árbol joven al ser trasplantado desde vivero. En este ensayo se ha mostrado como los cítricos son una especie a tener en cuenta para su estudio en hidropónico debido a su gran adaptación fisiológica. Igualmente, se ha mostrado como este tipo de sistemas de cultivo requiere de un amplio conocimiento en fertirriego para evitar pérdidas de nutrientes o acumulaciones de humedad que puedan provocar estreses hídricos en la planta. La temperatura ha mostrado ser un factor importante a considerar debido a las diferencias obtenidas entre tratamientos, una mayor estabilidad de la misma, supone una mayor capacidad de absorción de iones. La implementación de este innovador sistema no solo implicará una importante optimización en el consumo de agua y una menor contaminación del suelo por nutrientes, sino que además permitirá incrementar la producción y su precocidad debido a la mayor capacidad de control que se tendrá sobre el medio radicular. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Universidad Politécnica de Cartagena

This thesis evaluates the effect of using water of different quality in the development, physiological and agronomical behaviour of two ornamental species of different origin, euonymus (Euonymus japonica Thunb.) and laurustinus (Viburnum tinus L.), growing in both soil and pots. It also evaluates the beneficial effects of arbuscular mycorrhizal fungi on plants under these conditions. The experiments performed were designed to: 1) determine the response of euonymus and laurustinus irrigated with water of different qualities and different saline levels, growing in pots under greenhouse conditions and during both saline and recovery periods. 2) study the application and effectiveness of the mycorrhizal fungus Glomus iranicum var. tenuihypharum on euonymus plants growing in pots in greenhouse conditions and irrigated with two types of water of different sources. 3) evaluate the daily behaviour pattern of euonymus and the use of two techniques to measure of canopy temperature (manual measurement with thermographic camera and continuous measurement with infrared thermometers) to estimate the water status of plants irrigated with two types of water from different source and quality, under pot and greenhouse conditions, and 4) analyze the effectiveness of Glomus iranicum var. tenuihypharum in laurustinus plants growing in soil under field conditions irrigated with water from different source and quality. The results showed the following: 1) The use of water from different sources (saline water and reclaimed wastewater) but with similar electrical conductivity (4 dS m-1) seriously affected the development and growth of euonymus and laurustinus. However, after a recovery period, laurustinus plants were more resistant than euonymus plants, maintaining gas exchange and stem water potential values close to those of the control plants, while realizing osmotic adjustment during the recovery period. 2) The application of reclaimed wastewater with the same electrical conductivity (4 dS m-1) but with a composition differing from that of previous experiment did not have a negative effect on both growth and the ornamental value of euonymus because the toxic effects produced by the high saline content were offset by other beneficial ions. Therefore, the reclaimed wastewater components maintained the good nutritional status of plants. However, the application of Glomus iranicum var. tenuihypharum in the same plants had no additive effect. The positive effect of mycorrhizae was more evident in plants irrigated with Control water (1 dS m-1), which improved the uptake of phosphorus into the plant and the water status. 3) The daily physiological behavior of euonymus plants irrigated with reclaimed wastewater reflected osmotic stress felt as a result of salts accumulation in the plant. However, parameters such as stomatal conductance and fluorescence tended to recover after midday, even reaching values above the control plants, confirming the resistance of the photosynthetic apparatus to salinity in these conditions. The canopy temperature of the plant (Tc) throughout the day was influenced by the high concentration of salts from the reclaimed wastewater treatment. In addition, the Tc measured by thermal imager was closely correlated with the measured by infrared thermometer, validating both techniques in the diagnosis of water status. 4) The AMF Glomus iranicum var. tenuihypharum successfully colonized the roots of laurustinus growing in soil and showed a high percentage of enzymatic activity. As a result, the soil structure improved, beneficial nutrients were accumulated in the leaves, toxic ion levels decreased and the water status increased in plants irrigated with reclaimed wastewater. In conclusion, obtaining plants irrigated with reclaimed wastewater with an acceptable ornamental value depends to a great extent on the species selected and the source, type of treatment and composition of the treated water. The use of water of a moderate salinity in resistant species, together with a suitable leaching level, could minimize the negative effects of this kind of water. Furthermore, the physiological mechanisms developed by these plants during both saline and recovery period vary between species. From the results obtained, mycorrhizal inoculation of the plant is most effective when the irrigation water applied contains a higher concentration of toxic ions and is poor in nutrients. However, its effectiveness depends not only on the intensity and duration of the salt stress, but also on other factors such as the plant species used, the type of AMF selected and the association between them, the characteristics of the soil or substrate and the water regime applied., Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena, Universidad Politécnica de Cartagena, Programa Oficial de Doctorado en Técnicas avanzadas en desarrollo agrario y alimentario

[SPA] El presente trabajo se estructura en dos bloques diferenciados. En el primero de ellos, se estudia la nutrición hídrica y mineral de los cultivos sin suelo del sureste español, para poder desarrollar una aplicación informática que permita la gestión y programación de la fertirrigación de los cultivos sin suelo o hidropónicos. Para ello se efectúa una caracterización físico - química del comportamiento de los fertilizantes más difundidos en los procesos de fertirrigación tecnificada, se modela el consumo hídrico y la gestión del riego de los diferentes cultivos implicados bajo diferentes escenarios y calidades de agua de riego y se estudian las diferentes interacciones entre los componentes iónicos de las soluciones nutritivas aplicadas a los cultivos sin suelo. Con esa información y multitud de datos obtenidos de ensayos de campo, se desarrolla una aplicación informática para la gestión y programación de los cultivos sin suelo más extendidos (tomate, pepino, melón, pimiento, otros), en diferentes sustratos (lana de roca, perlita, fibra de coco, medio líquido, etc.), con o sin recirculación de lixiviados y bajo diferentes climas y casuísticas. Este programa permite, mediante análisis químicos periódicos, la gestión del riego y el abonado de los cultivos sin suelo para su programación en los actuales equipos automáticos de fertirrigación. Esto incluye la solución nutritiva a aplicar, la dosis riego, la cantidad y tipo de fertilizante a poner en cada tanque, el ratio de inyección en cada uno de los tanques de solución concentrada, las cantidades necesarias a aportar de ácido para el obtener el pH necesario, la CE final a programar, el porcentaje de drenaje a fijar, etc. Dado que el calcio como macronutriente tiene un comportamiento distinto al resto, que genera controversia entre los agricultores, y que sus necesidades, aportes y efectos, escapan incluso de la gestión efectuada por el programa, ya que dependen de multitud de factores de índole climática, genética y fisiológica, se decide profundizar más en su estudio. Para ello se elige el melón como cultivo típicamente de exportación, donde la nutrición cálcica tiene una enorme repercusión sobre la calidad final que llega al consumidor, y se estudian los niveles de calcio aportado, diferentes materiales de aporte incluyendo nuevos productos como quelatos de calcio, interacciones con otros iones, distribución en las diferentes partes de planta y fruto y las formas químicas bajo las que se encuentra, etc. En este sentido se constata que concentraciones de calcio de menos de 3 mM en la solución nutritiva, que representan una captación diaria neta de calcio de menos de 1 mM por planta a lo largo del ciclo de cultivo, son insuficientes y provocan síntomas de deficiencia en hojas y frutos. En hojas maduras predomina la fracción de Ca insoluble inorgánico, el Ca ligado es la forma minoritaria. En hojas jóvenes el Ca soluble suele ser la forma mayoritaria, mientras que el Ca insoluble orgánico es la minoritaria. Hay aproximadamente 10 veces más Ca total en hojas maduras que en jóvenes. Los niveles de calcio en las distintas fracciones de la planta siguen el orden siguiente: Hojas (Lámina > Pecíolos) > Zarcillos > Raíz > Ápices de crecimiento > Tallos > Flores > Frutos (Corteza > Pulpa > Jugo). Los tratamientos con Ca-EDTA presentan valores muy inferiores al resto y ni tan siquiera son capaces de producir fruta. No parece adecuado el uso de correctores comerciales de deficiencia cálcica a base de Ca-EDTA, ya que esta forma presenta una enorme estabilidad y dificulta la absorción y transporte del Ca en el interior de la planta. [ENG] The present work is structured in two distinct blocks. In the first one, we study the water and mineral nutrition of soilless crops in the southeast of Spain, in order to develop a computer application that allows the management and programming of the fertigation of soilless crops or hydroponics. For this, a physical - chemical characterization of the behavior of the most widespread fertilizers in the processes of technified fertigation is carried out, the water consumption and the irrigation management of the different crops involved under different scenarios and irrigation water qualities are modeled and studied the different interactions between the ionic components of nutrient solutions applied to soilless crops. With this information and multitude of data obtained from field trials, a computer application is developed for the management and programming of the most widespread soilless crops (tomato, cucumber, melon, pepper, others), in different substrates (rockwool, perlite, coconut fiber, liquid medium, etc.), with or without recirculation of drainages and under different climates and casuistics. This program allows, through periodic chemical analysis, the management of irrigation and the fertilization of the soilless crops for its programming in the current automatic equipment of fertigation. This includes the nutrient solution to be applied, the irrigation dose, the amount and type of fertilizer to be put in each tank, the injection ratio in each of the concentrated solution tanks, the quantities necessary to provide acid to obtain the ideal pH, the final EC to be programmed, the percentage of drainage to be set, etc. Given that calcium as a macronutrient has a different behavior from the rest, which generates controversy among farmers, and that their needs, supplies and effects, even escape the management carried out by the program, since they depend on a multitude of factors of climatic, genetic or physiological nature, it is decided to go deeper into its study. For this, melon is chosen as a typical export crop, where calcium nutrition has an enormous impact on the final quality that reaches the consumer, and are studied the levels of calcium supplied, different input materials including new products such as calcium chelates, interactions with other ions, distribution in the different parts of plant and fruit and the chemical forms under which it is found, etc. In this sense, calcium concentrations of less than 3 mM in the nutrient solution, representing a daily net calcium uptake of less than 1 mM per plant throughout the growing cycle, are found to be insufficient and cause symptoms of deficiency in leaves and fruits. In mature leaves predominates the inorganic insoluble Ca fraction, the Ca bound is the minority form. In young leaves the soluble Ca is usually the majority form, while the organic insoluble Ca is the minority. There are approximately 10 times more Ca total in mature leaves than in young ones. The calcium levels in the different fractions of the plant follow the following order: Leaves (Leaf > Petioles) > Tendrils > Root > Growth apices > Stems > Flowers > Fruits (Bark > Pulp > Juice). The treatments with Ca-EDTA present values much inferior to the rest and are not even able to produce fruit. It does not seem appropriate to use commercial correctors of calcium deficiency based on Ca-EDTA, since this form presents an enormous stability and makes difficult the absorption and transport of the Ca inside the plant. [ENG] The present work is structured in two distinct blocks. In the first one, we study the water and mineral nutrition of soilless crops in the southeast of Spain, in order to develop a computer application that allows the management and programming of the fertigation of soilless crops or hydroponics. For this, a physical - chemical characterization of the behavior of the most widespread fertilizers in the processes of technified fertigation is carried out, the water consumption and the irrigation management of the different crops involved under different scenarios and irrigation water qualities are modeled and studied the different interactions between the ionic components of nutrient solutions applied to soilless crops. With this information and multitude of data obtained from field trials, a computer application is developed for the management and programming of the most widespread soilless crops (tomato, cucumber, melon, pepper, others), in different substrates (rockwool, perlite, coconut fiber, liquid medium, etc.), with or without recirculation of drainages and under different climates and casuistics. This program allows, through periodic chemical analysis, the management of irrigation and the fertilization of the soilless crops for its programming in the current automatic equipment of fertigation. This includes the nutrient solution to be applied, the irrigation dose, the amount and type of fertilizer to be put in each tank, the injection ratio in each of the concentrated solution tanks, the quantities necessary to provide acid to obtain the ideal pH, the final EC to be programmed, the percentage of drainage to be set, etc. Given that calcium as a macronutrient has a different behavior from the rest, which generates controversy among farmers, and that their needs, supplies and effects, even escape the management carried out by the program, since they depend on a multitude of factors of climatic, genetic or physiological nature, it is decided to go deeper into its study. For this, melon is chosen as a typical export crop, where calcium nutrition has an enormous impact on the final quality that reaches the consumer, and are studied the levels of calcium supplied, different input materials including new products such as calcium chelates, interactions with other ions, distribution in the different parts of plant and fruit and the chemical forms under which it is found, etc. In this sense, calcium concentrations of less than 3 mM in the nutrient solution, representing a daily net calcium uptake of less than 1 mM per plant throughout the growing cycle, are found to be insufficient and cause symptoms of deficiency in leaves and fruits. In mature leaves predominates the inorganic insoluble Ca fraction, the Ca bound is the minority form. In young leaves the soluble Ca is usually the majority form, while the organic insoluble Ca is the minority. There are approximately 10 times more Ca total in mature leaves than in young ones. The calcium levels in the different fractions of the plant follow the following order: Leaves (Leaf > Petioles) > Tendrils > Root > Growth apices > Stems > Flowers > Fruits (Bark > Pulp > Juice). The treatments with Ca-EDTA present values much inferior to the rest and are not even able to produce fruit. It does not seem appropriate to use commercial correctors of calcium deficiency based on Ca-EDTA, since this form presents an enormous stability and makes difficult the absorption and transport of the Ca inside the plant. Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario por la Universidad Politécnica de Cartagena

A three-year long experiment was implemented in an early nectarine (Prunus persica L. Batsch cv. Flanoba) commercial orchard to evaluate the effects of deficit irrigation and different crop levels on vegetative growth, plant water status, and fruit yield and quality. Three irrigation treatments were assessed: (i)control, full irrigation (TCTL); (ii) normal practice of the farmer (TFRM); and (iii) regulated deficit irrigation (TRDI), which involved irrigating the crop at the same level as the control (TCTL) during the critical periods of the first year and at 60% TCTL during postharvest. In the last two growing seasons the irrigation was scheduled to maintain the signal intensity (SI) of maximum daily trunk shrinkage (SIMDS= MDSTRDI/MDSTCTL) at different water stress levels depending on the phenological stage: SI = 1.0 (non-water stress) and SI = 1.4(moderate water stress). Besides, during the last two seasons, the interactions between TCTL and TRDI were studied at five different crop levels, which were obtained by controlling the distance between fruits left on the branches: from very low (16 cm between fruits) to very high (8 cm between fruits). Crop water use efficiency (WUE) of TRDI was higher than in TCT Land TFRM, increasing by around 25% in 2010 and 2011, and around 74% the final year. Interestingly, TFRM increased the WUE from the first year by more than 30%. The yield/annual increase in trunk-cross-sectional area (_TCSA) ratio increased in TRDI with respect to the other treatments as the experiment progressed, reaching differences of 53%. Vegetative growth was clearly sensitive to deficit irrigation with a strong correlation between the increase in the water stress integral obtained by midday stem water potential (_stem) and the reduction in TSCA. In contrast, fruit production and quality were not affected by water deficit. As regards the interaction between crop level and water deficit, fruit firmness was the only fruit quality parameter studied that presented significant differences, the highest values corresponding to the fruits from TRDI trees and the lowest crop level. I nearly nectarine trees, the postharvest period can be considered as a non-critical period for applying RDI strategies but only when the water stress integral applied is of low intensity in May and June (much lower than 9 MPa day), in order to limit the decrease in vegetative growth and so not affect the following harvests. This work was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation (AGL2010-19201-C04-04) and European project LIFE+IRRIMAN (LIFE13 ENV/ES/000539). María R. Conesa acknowledgesher FPU fellowship from the Spanish Ministry of Education. Wethank the Frutas Esther SA Company for allowing us to use theirfacilities to carry out the tests.

Proponer la conexión de la red actual de la pedanía de Campo de San Juan con la Mancomunidad de Canales del Taibilla. Estudiar el funcionamiento de la red de Campo de San Juan a partir del agua de la MCT o funcionando tanto con el aporte del manantial como con el agua de la MCT. Estudiar la obra necesaria para acometer la conexión propuesta. Escuela de Ingeniería de Caminos y Minas Universidad Politécnica de Cartagena