Συγκριτική αξιολόγηση σύγχρονων μεθοδολογιών ακριβούς πρόγνωσης αρδευτικών αναγκών στην καλλιέργεια της ελιάς

Abstract

The increase in temperature due to climate change leads to increased irrigation water use, particularly during summer, to sustain the quality and quantity of agricultural production. Moreover, considering the difficulty of sourcing additional water resources for agriculture indicates the urgent need for rational water resource management. To achieve that, it is necessary to estimate accurately 'when' and 'how much' to irrigate while simultaneously investigating the effect of the alternate fruit bearing of olive trees on the water consumption of plants. Thus, in this thesis, the water relations of olive plants were studied in a commercial olive orchard cultivated with the table variety 'Kalamon' under different fruit loads. Water availability and dynamics measurements were conducted within the "soil-plant-atmosphere" continuum. Concurrently, the impact of different fruit loads on olive trees' ecophysiological and hydrodynamic parameters was analyzed. These measurements facilitated the development and validation of a methodology to accurately estimate olive tree water losses under mild-to-moderate water stress conditions. This methodology relied on correlating transpiration fluxes with reference evapotranspiration (ETo) after determining and verifying an appropriate water stress coefficient. In addition, the results of this thesis demonstrated that olive fruits, as the primary consumers of water and photosynthetic products, significantly influence the ecophysiological and hydrodynamic parameters primarily through the modification of the "sink/source" ratio. A decrease in this ratio, usually observed under minimal fruit load conditions, results in an increased concentration of carbohydrates such as starch and sucrose in olive leaves, subsequently reducing stomatal conductance and photosynthetic rate. These effects can be attributed to both stomatal and non-stomatal factors, as demonstrated by measurements of the stable carbon isotope ratio (13C/12C). On the other hand, the increased water consumption observed under full fruit load conditions can be attributed to a distinct stem refilling strategy in olive trees. Specifically, under full fruit load, internal water reserves are consumed during the day and replenished at night, a pattern not observed in trees with minimal fruit load. In conclusion, the results of this thesis contribute to a deeper understanding of the effects of alternate fruit bearing on the ecophysiological and hydrodynamic parameters of olive plants, offering insights that can be used to improve water use efficiency in olive orchards.

Η αύξηση της θερμοκρασίας ως συνέπεια της κλιματικής αλλαγής, οδηγεί σε αυξημένες ανάγκες χρήσης αρδευτικού νερού ειδικά κατά τους καλοκαιρινούς μήνες προς διατήρηση της ποιότητας και ποσότητας παραγωγής. Το προηγούμενο σε συνδυασμό με τη δυσκολία εξεύρεσης πρόσθετων υδατικών πόρων για τη γεωργία, καθιστούν αναγκαία την ορθολογική διαχείριση των υδατικών πόρων στη γεωργία. Προϋπόθεση για την ορθολογικότερη χρήση του νερού στην καλλιέργεια της ελιάς είναι η έγκαιρη και ακριβής εκτίμηση τόσο του κατάλληλου χρόνου εφαρμογής της άρδευσης και της άριστης αρδευτικής δόσης, όσο και η διερεύνηση της επίδρασης του μεταβαλλόμενου κατ’ έτος καρπικού φορτίου της ελιάς –λόγω του φαινομένου της παρενιαυτοφορίας– στην κατανάλωση νερού από τα φυτά. Με βάση τα παραπάνω, στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε μελέτη των υδατικών σχέσεων ελιάς σε εμπορικό ελαιώνα στον οποίο καλλιεργείται η ποικιλία ‘Καλαμών’ υπό καθεστώς διαφορετικού καρπικού φορτίου. Για την πραγματοποίηση της εν λόγω μελέτης, διεξήχθησαν μετρήσεις διαθεσιμότητας και κινητικής του νερού στο συνεχές σύστημα «έδαφος-φυτό-ατμόσφαιρα» ενώ παράλληλα μελετήθηκε κι αναλύθηκε η επίδραση του διαφοροποιημένου καρπικού φορτίου δένδρων ελιάς στις οικοφυσιολογικές και υδροδυναμικές παραμέτρους τους. Οι μετρήσεις αυτές, επέτρεψαν την ανάπτυξη κι επαλήθευση μεθοδολογίας ακριβούς εκτίμησης των απωλειών νερού καλλιέργειας ελιάς υπό συνθήκες ήπιας έως μέτριας υδατικής καταπόνησης. Η τελευταία βασίζεται στη συσχέτιση του διαπνευστικού ισοδυνάμου και της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς (ETo) ύστερα από προσδιορισμό κι επαλήθευση κατάλληλου διορθωτικού συντελεστή υδατικής καταπόνησης. Επιπλέον, τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής δείχνουν ότι οι καρποί της ελιάς ως οι βασικότεροι καταναλωτές νερού και προϊόντων της φωτοσύνθεσης, έχουν σημαντική επίδραση στις οικοφυσιολογικές και υδροδυναμικές παραμέτρους κυρίως λόγω της μεταβολής του λόγου “sink/source”. Η μείωση της τιμής του λόγου αυτού που παρατηρείται υπό συνθήκες μειωμένου καρπικού φορτίου, οδηγεί σε αύξηση της συγκέντρωσης υδατανθράκων όπως το άμυλο και η σακχαρόζη στα φύλλα της ελιάς, με συνέπεια τη μείωση της στοματικής αγωγιμότητας και του ρυθμού φωτοσύνθεσης. Αυτό δύναται να αποδοθεί τόσο σε στοματικούς όσο και σε μη-στοματικούς παράγοντες όπως καταδεικνύουν μετρήσεις του λόγου σταθερών ισοτόπων άνθρακα (13C/12C). Από την άλλη μεριά, η αυξημένη κατανάλωση νερού που παρατηρήθηκε υπό συνθήκες πλήρους καρπικού φορτίου, μπορεί να αποδοθεί στη διαφοροποιημένη στρατηγική αναπλήρωσης των εσωτερικών αποθεμάτων νερού στους υπέργειους ιστούς των ελαιοδένδρων. Ειδικότερα, υπό πλήρες καρπικό φορτίο διαπιστώνεται κατανάλωση αυτών των αποθεμάτων νερού κατά τη διάρκεια της ημέρας και αναπλήρωση τους τη νύχτα, κάτι το οποίο δεν παρατηρείται σε ελαιόδενδρα υπό μειωμένο καρπικό φορτίο. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της διατριβής συμβάλλουν στη βαθύτερη κατανόηση της επίδρασης της παρενιαυτοφορίας στις οικοφυσιολογικές και υδροδυναμικές παραμέτρους φυτών ελιάς, η οποία δύναται να αξιοποιηθεί στην πράξη για την αύξηση της αποτελεσματικότητας χρήσης νερού στους ελαιώνες.