Adecuación genotipo-ambiente del nogal europeo y del pecán en las regiones nogaleras actuales y potenciales de Catamarca

Abstract

El nogal europeo (Juglans regia L.) y el pecan [Carya illinoinensis (Wangenh.) K. Koch] son dos especies de frutos secos de gran importancia en Argentina. El cultivo del nogal europeo, constituye una de las actividades frutícolas de mayor importancia para la provincia de Catamarca, con una superficie implantada de 4.063 ha, representando el 25,4 % del total nacional. Así mismo, el cultivo de pecan es otro fruto seco, de expansión más reciente, de gran relevancia para Catamarca, que se posicionó como la segunda provincia de Argentina en superficie implantada con 460 ha, representando el 15 % a nivel nacional. El objetivo general de esta tesis fue contribuir al desarrollo de los cultivos de frutos secos en las regiones productoras actuales y potenciales de la provincia de Catamarca, Argentina, mediante un mejor conocimiento de la demanda térmica (frío y calor) de los cultivares de nogal europeo y de pecan, y de la oferta ambiental de frío invernal en sitios de referencia de la provincia. Para ello, se determinaron los requerimientos de frío (RF) y de calor (RC) en varetas de un año (VDA) y en plantas en macetas (PEM) para superar el estado de dormición, evaluándose su variabilidad según: nivel de acumulación de frío, tipo de yema vegetativa (terminal o lateral), por cultivar, y año. Se trabajó con dos cultivares de nogal europeo (‘Chandler’ y ‘Trompito INTA’) y con tres de pecan (‘Stuart’, ‘Pawnee’ y ‘Western’) a las cuales se le aplicaron diferentes tratamientos de acumulación de frío artificial tanto en VDA como en PEM. Posteriormente el material vegetal fue forzado a brotar bajo condiciones controladas. Se estableció una relación inversa entre el efecto de la acumulación de frío y calor, así a mayores exposiciones a frío conducen a una reducción de los RC para brotar. Las yemas terminales y laterales tuvieron el mismo requerimiento de frío, pero difirieron en el requerimiento de calor, siendo mayor en las yemas laterales que las yemas terminales. Los ensayos con frío artificial indicaron una ligera sobreestimación del RF de las PEM respecto de las determinaciones en las VDA. Se alcanzó un porcentaje de brotación cercano al 100 %, tanto de las yemas terminales como laterales, en los tratamientos con acumulación de frío superior a las 800 unidades de frío Utah modificado (UFUM) u horas de frío (HF), y la capacidad para brotar de las yemas no decayó con la acumulación excesiva de frío como sucede en otras especies templadas de hoja caduca. En las VDA de las cultivares de nogal europeo no existieron grandes diferencias según el criterio tomado para determinar el final de la endodormición: tiempo medio de brotación (TMB) o porcentaje de VDA brotadas. En cambio, en los cultivares de pecan las diferencias fueron marcadas ya que mostraron altos porcentajes de brotación con baja acumulación de frío, aunque el TMB siguió respondiendo a la acumulación de frío. De este modo, el pecan no manifiesta los síntomas de falta de frío tanto en los ensayos de laboratorio (método biológico) como en el campo. Esta característica le permitiría al pecan un buen comportamiento agronómico en un amplio rango de acumulación de frío, lo cual no ocurre con el nogal europeo (Capítulo 2). Además, se estudió la profundidad y evolución natural de la dormición de VDA extraídas de plantas adultas en distintos momentos del invierno bajo las condiciones climáticas de las regiones productoras de nueces de la provincia de Catamarca. Cuanto más cálida es la zona, más temprana fue la inducción a la dormición, y más profunda. Además, dentro de todas las áreas estudiadas, la liberación de la endodormición fue más temprana en las áreas más cálidas que en las más frías. Los requerimientos de frío de las VDA expuestas a la acumulación natural de frío en condiciones de campo fueron ligeramente menores respecto a los calculados en las condiciones de acumulación de frío artificial en cámara. Los resultados obtenidos aplicando los modelos propuestos para la simulación de la progresión de la dormición, aunque preliminares, constituyen un avance en su ajuste para evaluar la dinámica del TMB de cada uno de los cultivares evaluados (Capítulo 3). Por último, se caracterizó la oferta de frío invernal para cuatro zonas con diferente potencial productivo para frutos secos en la provincia de Catamarca. Para ello, se determinaron la cantidad y calidad de frío para cuatro sitios de la provincia de Catamarca, a saber, “Rosario de Colana”, “Amadores”, “Las Tejas” y “Colonia del Valle”. Además, se calculó la disponibilidad de frío mediante la aplicación de modelos de estimación de horas de frío. Mediante el modelo de regresión logística se determinó la probabilidad que posee cada zona de satisfacer la demanda de frío de los cultivares de nogal europeo y pecan evaluados. El modelo de Sánchez Capuchino fue el que mejor estimó las horas de frío en todos los sitios de evaluación comparando con las HF reales de cada zona. Por otra parte, en los sitios de mayor altitud la variabilidad entre años fue menor, y la disponibilidad de frío resultó semejante al comparar los modelos de HF y UFUM. Mientras que, para los sitios más cálidos, de menor altitud, la disponibilidad de frío y el coeficiente de variación entre años fueron mayor, y presentó diferencias entre los modelos de HF y UFUM. La duración del enfriamiento fue el factor más importante y decisivo para la producción comercial de cultivares de nogal europeo y pecan (Capítulo 4). Por lo tanto, los cultivares evaluados permitirían el cultivo de nogal europeo y pecan desde las 300 y 500 UFUM (HF), respectivamente, comparado con los cultivares tradicionales cuyos requerimientos están por encima de las 700 HF. Se pone de manifiesto que los cultivares ‘Western’, ‘Pawnee’ y ‘Trompito INTA’ parecen ser más adecuados para cultivar en sitios con clima de invierno más cálidos, como lo son las localidades de “Las Tejas” y “Colonia del Valle”. Alternativamente, ‘Stuart’ y ‘Chandler’ podrían ser apropiados para cultivar en regiones más frías y especialmente con riesgos de heladas tardías, como lo son las localidades de “Rosario de Colana” y “Amadores”. Esta investigación proporciona las bases ecofisiológicas para un mejor entendimiento de la dormición, y que permitirán adecuar la elección de material vegetal para las condiciones térmicas de cada sitio específico y de la provincia de Catamarca, Argentina, en particular.

European walnut (Juglans regia L.) and pecan [Carya illinoinensis (Wangenh.) K. Koch] are two very important nut species in Argentina. European walnut cultivation is one of the most important fruit growing activities in the province of Catamarca, with a planted area of 4.063 ha, representing 25,4 % of the national total. Likewise, the cultivation of pecans is another nut, of more recent expansion, of great relevance for Catamarca, which positioned itself as the second province of Argentina in implanted area with 460 ha, representing 15% nationwide. The general objective of this thesis was to contribute to the development of nut crops in the current and potential producing regions of Catamarca province, Argentina, through a better knowledge of the thermal demand (cold and heat) of european walnut and pecan cultivars, and of the environmental supply of winter cold in reference sites of the province. For this purpose, the cold (CR) and heat (HR) requirements were determined in one-year-old branches (OYB) and potted plants (PP) to overcome dormancy, evaluating their variability according to the level of cold accumulation, type of vegetative bud (terminal or lateral), by cultivar, and year. Two european walnut cultivars ('Chandler' and 'Trompito INTA') and three pecan cultivars ('Stuart', 'Pawnee' and 'Western') were subjected to different artificial cold accumulation treatments in both OYB and PP. The plant material was then forced to sprout under controlled conditions. An inverse relationship was established between the effect of cold and heat accumulation, with higher cold exposures leading to a reduction in the HR to sprout. Terminal and lateral buds had the same cold requirement, but differed in heat requirement, being higher in lateral buds than terminal buds. Artificial chilling trials indicated a slight overestimation of the CR of PP with respect to OYB determinations. Sprouting rates close to 100 % of both terminal and lateral buds were achieved in treatments with cold accumulation greater than 800 modified Utah cold units (MUCU) or chilling hours (CH), and bud sprouting capacity did not decline with excessive cold accumulation as in other temperate deciduous species. In the OYB of european walnut cultivars, there were no major differences according to the criterion taken to determine the end of endodormancy (mean time to budbreak (MTB) or percentage of OYB budded). In contrast, in pecan cultivars, the differences were marked as they showed high sprouting percentages with low cold accumulation, although the MTB remained responsive to cold accumulation. Thus, pecan does not manifest cold failure symptoms in both biological and field trials. This characteristic would allow pecan to perform well agronomically over a wide range of cold accumulation, which is not the case with european walnut (Chapter 2). In addition, the depth and natural evolution of dormancy of OYB extracted from adult plants at different times of the winter were studied under the climatic conditions of the walnut-producing regions of Catamarca province. The warmer the area, the earlier and deeper the dormancy induction. In addition, within all areas studied, endodormancy release was earlier in warmer areas than in colder areas. The cold requirements of OYB exposed to natural cold accumulation under field conditions were slightly lower than those calculated under artificial cold accumulation conditions in a chamber. The results obtained by applying the proposed models for the simulation of dormancy progression, although preliminary, constitute an advance in their adjustment to evaluate the MTB dynamics of each of the cultivars evaluated (Chapter 3). Finally, the climatic profile was defined with special reference to the characteristics of winter cold for four zones with different nut production potential in the province of Catamarca. For this purpose, the quantity and quality of cold were determined for four sites in the province of Catamarca, namely, "Rosario de Colana", "Amadores", "Las Tejas" and "Colonia del Valle". In addition, chilling availability was calculated by applying chilling hour estimation models. The logistic regression model was used to determine the probability of each zone satisfying the chilling demand of the european walnut and pecan cultivars evaluated. The Sanchez Capuchino model was the best estimator of chilling hours at all evaluation sites compared to the actual CH of each zone. On the other hand, in the higher altitude sites, the variability between years was lower, and the cold availability was similar when comparing the CH and MUCU models. Whereas, for the warmer, lower altitude sites, chilling availability and the coefficient of variation between years were higher, and showed differences between the CH and MUCU models. The duration of chilling was the most important and decisive factor for the commercial production of european walnut and pecan cultivars (Chapter 4). Therefore, the cultivars evaluated would allow the cultivation of european walnut and pecan from 300 and 500 MUCU (CH), respectively, compared to the traditional cultivars whose requirements are above 700 CH. It is evident that the cultivars 'Western', 'Pawnee' and 'Trompito INTA' appear to be more suitable for growing on sites with warmer winter climates, such as the "Las Tejas" and "Colonia del Valle" locations. Alternatively, 'Stuart' and 'Chandler' may be suitable for growing in colder regions and especially with late frost risks, such as the locations of "Rosario de Colana" and "Amadores". This research provides the ecophysiological basis for a better understanding of dormancy, which will allow us to adapt the choice of plant material to the thermal conditions of each specific site and the province of Catamarca, Argentina, in particular.